Способ диагностики выраженности репаративного процесса при переломах длинных трубчатых костей

Изобретение относится к медицине и предназначено для диагностики выраженности репаративного процесса при переломах длинных трубчатых костей. Производят анализ динамики времени появления, максимальной амплитуды, частоты, степени затухания и длительности механических откликов с ближайшего и отдаленного сейсмоприемников. При уменьшении времени появления механических откликов с увеличением максимальной амплитуды, частоты, степени затухания и длительности механических окликов с отдаленного сейсмоприемника по сравнению с прямым сигналом с ближайшего сейсмоприемника и снижении максимальной амплитуды отраженного сигнала с ближайшего сейсмоприемника за прогнозируемый период репарации диагностируется выраженный репаративный процесс. Способ дает возможность динамической оценки выраженности репаративного процесса при переломах длинных трубчатых костей. 11 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может найти применение в диагностике качества репаративной регенерации костной ткани длинных трубчатых костей.

Известны рентгенологические способы диагностики выраженности репаративного процесса в костной ткани. (Рейнберг С.А. Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов. М., Медицина. 1964) (3). Однако способы оценки остеорепарации, основанные на рентгенологических данных, обладают следующими недостатками:

- низкая информативность на начальных и субклинических стадиях нарушений консолидации;

- высокая лучевая нагрузка на пациента и медицинский персонал;

- длительность исследования;

- большая энергоемкость;

- дороговизна исследования, требующая использования сложной аппаратуры и рентгеновской пленки;

- необходимость присутствия врачей радиологов, специально обученного медицинского персонала.

Кроме того, рентгенологические способы являются субъективными и косвенно оценивают механические свойства регенерата.

Известны способы диагностики деформации костей с переломами под влиянием дозированной нагрузки A.Jennberger (1970), С.Jorgensen (1972), Н.А.Мансуров 1974 (1).

Недостатком способов является их инвазивность, требующая погружения в кость металлических стержней или шурупов, что трудно применимо в клинических и особенно в амбулаторных условиях.

Известен неинвазивный способ определения сращения диафиза большеберцовой кости на основании измерения величины ее прогиба под влиянием дозированной нагрузки, при помощи электротензометрического прогибомера (Ю.П.Пуритис, Х.А.Янсон, 1974, 1983) (1).

Недостатками способа являются:

- локальность применения, заключающаяся в том, что диагностические параметры в значительной степени зависят от состояния мягких тканей, поэтому способ не применим к другим длинным трубчатым костям, покрытым более широким, чем голень, слоем мягких тканей;

- большая погрешность регистрируемых параметров вследствие того, что для размещения устройства на голени используется манжета, что не обеспечивает надежной фиксации;

- способ основан на регистрации подвижности между отломками, что неприменимо после остеосинтеза.

Известен способ определения звуковой проводимости костной ткани, позволяющий регистрировать биомеханические свойства костной мозоли (Андреев В.Н. 1981) (2).

Недостатками способа являются:

- в качестве основного диагностического параметра используется максимальная амплитуда и не используется время появления, частота, длительность и степень затухания импульса;

- не анализируется динамика сигналов, отраженных от места перелома;

Известен способ диагностики жевательной функции, заключающийся в возбуждении механических колебаний в одной точке зубочелюстной системы путем дозированного удара в средней части нижней челюсти, приема откликов в виде преобразованных механических колебаний в других точках системы с помощью измерительной аппаратуры, после чего производится расшифровка механических откликов на составные части по максимальной и средней амплитуде, длительности импульса (патент РФ №2210309, А 61 В 5/103, 10/00, 2000) (5).

Недостатком способа является то, что механические отклики не анализируются по частоте и степени затухания. Кроме того, диапазон регистрации ограничивается лишь изучением механических откликов, расположенных на стороне, противоположной от места нанесения удара, не изучаются сигналы, отраженные от мест нарушений целостности кости и формирующегося регенерата. В связи с этим применение способа малоинформативно для диагностики выраженности репаративного процесса при переломах длинных трубчатых костей.

Ближайшим к предлагаемому является способ диагностики сращения переломов длинной кости, основанный на сопоставлении количественной динамики звукопроводимости по кости и динамике накопления радиофармпрепарата в зоне перелома (патент РФ №2194448, А 61 В 6/02, 8/00) (4).

Недостатками способа являются:

- диагностическая информация, получаемая на основе ультразвука, в значительной степени зависит от импеданса параоссальныъх тканей;

- ультразвуковые колебания для костной ткани являются подпороговыми и быстро затухают, что не позволяет в полном объеме извлекать важные диагностические параметры;

- аппаратура для ультразвукового исследования отличается дороговизной, громоздкостью, требует присутствия врача функционалиста и специально обученного медицинского персонала, что затрудняет использование при динамическом наблюдении;

- используется радиофармпрепарат, что также имеет известный перечень негативных воздействий на пациента и медперсонал, включая индивидуальную непереносимость.

Целью настоящего изобретения является повышение точности диагностики выраженности репаративного процесса при переломах длинных трубчатых костей.

Поставленная цель достигается тем, что производится исследование количественной динамики звукопроводимости по кости посредством дозированного механического воздействия в одной части кости с последующим приемом, усилением и анализом механических откликов в других частях кости, сравнением полученных параметров между собой и с эталонными, согласно изобретению производят анализ динамики времени появления, максимальной амплитуды, частоты, степени затухания и длительности механических откликов с ближайшего и отдаленного сейсмоприемников, причем уменьшение времени появления механического отклика с увеличением максимальной амплитуды, частоты, степени затухания и длительности механического оклика с отдаленного сейсмоприемника по сравнению с прямым сигналом с ближайшего сейсмоприемника и снижение максимальной амплитуды отраженного сигнала с ближайшего сейсмоприемника за прогнозируемый период репарации диагностируется как выраженный репаративный процесс.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации показали, что предлагаемый способ не известен и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Способ осуществляется следующим образом.

Перед первым исследованием для каждого пациента составляется база данных, включающая паспортные данные, вес, рост и антропометрические характеристики интересующей конечности, такие как длина сегментов и окружность на разных уровнях, характер повреждения. Затем пациенту объясняют смысл исследования, после чего устанавливают группу широкополостных сейсмоприемников в определенных точках, которые пальпируются под кожей. Например, для бедренной кости это - большой вертел, надмыщелки, для голени - мыщелки большеберцовой кости, часть ее диафиза, головка малоберцовой кости, лодыжки. Для костей предплечья - локтевой отросток локтевой кости, шиловидные отростки, часть диафизов лучевой и локтевой кости. Для плечевой кости головка и надмыщелки. При этом сейсмопремники располагаются по обе стороны от перелома, например, сейсмопремник, расположенный на латеральном надмыщелке бедра, в то время как удар наносится по медиальному надмыщелку, условно обозначен как "ближайший", а сейсмоприемник, расположенный на большом вертеле бедра, обозначен как "отдаленный". Фиг.1 (а - ближайший сейсмоприемник, в - отдаленный сейсмоприемник). Затем производят стандартный дозируемый удар, после которого производится прием, усиление и анализ механических откликов, с последующей их автоматической расшифровкой при помощи ЭВМ по следующим параметрам:

- время появления отклика (t₁);

- максимальная амплитуда сигнала (А_max);

- длительность импульса (t₂);

- частота сигнала (sin(x));

- степень затухания сигнала (е^-x).

Расшифровка полученных параметров представлена на фиг 2, 3, 4. Время появления отклика (t₁), время между регистрацией механического отклика на ближайшем и отдаленном сейсмоприемнике фиг.2. Максимальная амплитуда сигнала (Amax), максимальное расстояние от положительной и отрицательной амплитуды фиг.3. Длительность импульса (t₂), время от начала до полного затухания импульса фиг.3. Частота сигнала sin(x), количество положительных и отрицательных вершин затухающей синусоиды фиг.3. Степень затухания сигнала (е^-x), закономерность снижения амплитуд сигнала по экспоненциальному закону фиг.4. На фиг.1 представлена акустическая характеристика здоровой бедренной кости. Время появления отклика 2,5±0,1 сек · 10^-5, максимальная амплитуда сигнала с отдаленного сейсмоприемника более 90±5% по сравнению с максимальной амплитудой сигнала с ближайшего сейсмоприемника. Длительность импульса 0,3±0,1 сек · 10^-5, частота сигнала 7 положительных и 7 отрицательных пиковых значений. Степень затухания более 90±5% от аналогичного сигнала с ближайшего сейсмоприемника.

На фиг.5. представлена акустическая характеристика бедренной кости с поперечным переломом в средней трети диафиза. Отмечается увеличение времени появления сигнала до 4,5±0,1 сек · 10^-5, снижение Амах на отдаленном сейсмоприемнике менее 10% от аналогичного сигнала с ближайшего сейсмоприемника, длительность импульса ниже 0,1 сек · 10^-5, частота менее 3 пиковых значений, степень затухания 20%, кроме того, наблюдается появление отраженного сигнала на ближайшем сейсмоприемнике с амплитудой до 80±5% от прямого сигнала с того же сейсмопремника.

В процессе динамического наблюдения результаты всех исследований пациента вносят в базу данных. На основе анализируемых параметров составляются кривые динамики. При этом обследование производится с определенной периодичностью, например на 1, 7, 14, 30, 60 и 90 день наблюдения. В последующем полученные параметры сравниваются с эталонными, выявленными при обследовании лиц аналогичного пола, возраста и конституции, с нормальными клинико-рентгенологическими показателями остеорепарации, после аналогичных переломов аналогичной локализации. При совпадении параметров делают вывод о выраженном репаративном процессе.

На фиг.6 представлена динамика времени появления механического отлика при нормальной реперации, замедленной консолидации и при формировании ложного сустава.

На фиг.7 представлена динамика акустических характеристик, формирующихся регенератов, диагностический параметр - Амах с отдаленного сейсмоприемника, за 100% принимается значение Амах прямого сигнала на ближайшем сейсмоприемнике.

На фиг.8 представлена динамика регресса максимальной амплитуды отраженного сигнала с ближайшего сейсмоприемника, за 100% принимается значение Амах прямого сигнала с ближайшего сейсмоприемника.

На фиг.9 представлена динамика частот откликов с отдаленного сейсмоприемника.

На фиг.10 представлена динамика степени затухания откликов с отдаленного сейсмоприемника. За 100% принимается степень затухания прямого сигнала с ближайшего сейсмоприемника.

На фиг.11 представлена динамика длительности импульса.

Преимуществами способа являются: высокая информативность, основанная на регистрации изменений механических свойств формирующегося регенерата, что позволяет диагностировать субклинические стадии нарушений остеорепарации; способ не оказывает вредного лучевого воздействия на пациента и медперсонал, не имеет противопоказаний и может применяться неограниченное количество раз, не требует сложной аппаратуры, прост в реализации, не отличается дороговизной, может применятся как в амбулаторной практике, так и в стационарах, непосредственно у постели больного.

Источники информации

1. А.И.Анисимов, В.Н.Карпцов. Остеометрия, функциональная оценка состояния костной ткани, С.-П. 1993, с.5-20 (приложение).

2. А.И.Анисимов, В.Н.Карпцов. Остеометрия, функциональная оценка состояния костной ткани, С.-П. 1993, стр.21-39 (приложение).

3. Рейнберг С.А. Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов, М., Медицина, 1964.

4. Патент РФ №2194448, А 61 В 6/02, 8/00.

5. Патент РФ №2210309, А 61 В 5/103, 10/00, 2000.

Способ диагностики выраженности репаративного процесса при переломах длинных трубчатых костей, включающий исследование количественной динамики звукопроводимости по кости посредством дозированного механического воздействия в одной части кости с последующим приемом, усилением и анализом механических откликов в других частях кости, сравнением полученных параметров между собой и с эталонными, отличающийся тем, что производят анализ динамики времени появления, максимальной амплитуды, частоты, степени затухания и длительности механических откликов с ближайшего и отдаленного сейсмоприемников, причем уменьшение времени появления механических откликов, с увеличением максимальной амплитуды, частоты, степени затухания и длительности механических окликов с отдаленного сейсмоприемника по сравнению с прямым сигналом с ближайшего сейсмоприемника и снижение максимальной амплитуды отраженного сигнала с ближайшего сейсмоприемника за прогнозируемый период репарации диагностируется как выраженный репаративный процесс.