Способ оценки воронкообразной деформации грудной клетки

Изобретение относится к области медицины, а именно к ортопедии. Способ заключается в определении положения множества точек на поверхности туловища. При этом на поверхности туловища отмечают метками яремную вырезку, верхний и нижний край воронки, дно воронки, мечевидный отросток, левый и правый края воронки, точки по правой и левой средне-подмышечным линиям на уровне точки дна воронки, точки по линии остистых отростков на уровне точек верхнего края воронки и дна воронки, остистые отростки C₇, Th₁₂ и L₅ позвонков, правую и левую задние ости таза. Затем определяют и регистрируют с помощью трехмерного сканера трехмерные координаты отмеченных точек. После этого рассчитывают по полученным координатам линейные, угловые и объемные параметры, относительные величины, характеризующие деформацию грудной клетки и позвоночник, их взаимоотношение в пространстве. Использование данного изобретения позволяет провести оценку патологии путем определения трехмерных координат множества опознавательных точек на поверхности тела человека. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии, и может быть использовано в клинической практике и научных исследованиях для мониторинга возрастных изменений деформации грудной клетки, постановки развернутого диагноза, выбора тактики хирургической коррекции деформаций грудной клетки и оценки результатов лечения.

Известен способ оценки степени выраженности воронкообразной деформации грудной клетки с использованием рентгенологического обследования в прямой и боковой проекциях, компьютерной томографии с реконструкцией изображения на разных уровнях (Дольницкий О.В., Дирдовский Л.Н. "Врожденные деформации грудной клетки у детей", 1978, с.26.). Степень деформации определяется по методу Гижицкой, для чего высчитывается отношение наименьшего (а-б) и наибольшего (в-г) размеров стерновертебрального пространства, которые измеряются на боковой рентгенограмме. Коэффициент отношение (а-б)/(в-г) позволяет определить степень деформации. Величина более 0,7 соответствует I степени, от 0,7 до 0,5 - II степени, менее 0,5 - III степени деформации. Для определения степени деформации используют расчет индекса Холлера. Индекс рассчитывают путем измерения ширины грудной клетки и деления результата измерения на расстояние между грудиной и позвоночником. Данные измерения проводят на уровне наинизшей точки деформации грудной клетки. Значение индекса менее 2 свидетельствует об отсутствии деформации, индекс Холлера выше 3,2 относят к сильной степени деформации.

Недостатки - лучевая нагрузка, используются только относительные показатели, основанные на линейных величинах, и не определяется протяженность и выраженность деформации грудной клетки по вертикали. Для оценки деформации позвоночника требуется дополнительное рентгенографическое исследование.

Известен способ оценки деформации грудной клетки с использованием бесконтактного метода компьютерной оптической топографии. (Патенты RU 2154985, А61В 5/107 2000 г. и RU 2186524, А61В 5/107 2002 г.) Степень воронкообразной деформации грудной клетки определяется по двум параметрам: грудино-реберному углу и глубине дуги деформации.

Недостаток - оценивается только передняя поверхность грудной клетки по двум параметрам, не оценивается стерновертебральное пространство и позвоночник, что не дает полного представления о деформации грудной клетки.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения врожденных деформаций грудной клетки с помощью торакометрии (патент RU 2175522 А61В 5/107, А61В 5/00 Шамик В.Б.; Осипочев С.Н.; Чепурной Г.И.). Контуры передней грудной стенки определяют с помощью торакометрического устройства, состоящего из двух несущих планок с ручками и 50 свободно двигающихся градуированных измерительных стержней длиной 11 см. Измерения производят посегментно, начиная с Ш пары ребер и заканчивая VIII. После измерения каждого сегмента снимают показатели шкалы каждого стержня и строят графическое изображение измеренного сегмента. Количество измеряемых сегментов зависит от протяженности измеряемой деформации.

Торакометрия позволяет определить характер деформации грудной клетки и отобразить ее контуры в поперечной (горизонтальной) плоскости на различных уровнях. Данные торакометрии позволяют получить информацию о глубине, ширине грудной клетки, ее косых размерах, соотношении продольного и поперечного диаметра (торакальный индекс), степени деформации. Однако торакометрия не позволяет получить трехмерные характеристики деформации и оценить форму и ориентацию позвоночника в пространстве, что необходимо при оценке сочетанной деформации. При этом определяются только линейные и относительные величины, которые изменяются по мере роста пациента и поэтому не могут быть сравнимы как в динамике, так и среди группы пациентов.

Задачей изобретения является разработка способа оценки воронкообразной деформации грудной клетки путем определения трехмерных координат множества опознавательных точек на поверхности тела человека для комплексной трехмерной оценки деформации грудной клетки и позвоночника.

Поставленная задача решается за счет того, что на поверхности туловища отмечают метками яремную вырезку, верхний и нижний края воронки, дно воронки, мечевидный отросток, левый и правый края воронки, точки по правой и левой средне-подмышечным линиям на уровне точки дна воронки, точки по линии остистых отростков на уровне точек верхнего края воронки и дна воронки, остистые отростки С₇, Th₁₂ и L₅ позвонков, правую и левую задние ости таза; определяют и регистрируют с помощью трехмерного сканера трехмерные координаты этих точек; рассчитывают по полученным координатам линейные, угловые и объемные параметры, и относительные величины, характеризующие деформацию грудной клетки, позвоночник и их взаимоотношение в пространстве.

Решение поставленной задачи обеспечивает получение количественной оценки выраженности деформации грудной клетки и позвоночника с формированием объемной схемы, характеризующей их состояние и взаимоотношение в пространстве. Такая оценка позволяет рассчитать величины для формулирования развернутого диагноза в соответствии с современными классификациями, выбрать тактику ведения больного, осуществлять мониторинг возрастных изменений деформации грудной клетки и позвоночника, а, при необходимости, выбрать оптимальную тактику хирургического лечения и объективно оценить ее результаты.

Технический результат достигается за счет определения трехмерных координат множества точек, которые позволяют рассчитать весь набор линейных, угловых и объемных параметров, а также относительные величины, полностью характеризующие пространственную деформацию грудной клетки и позвоночника. Получаемые линейные и угловые величины не искажены проекционно и могут быть представлены в аксонометрии.

Способ осуществляется следующим образом:

Пациент занимает позу стоя. На туловище пациента фломастером отмечаются опознавательные точки, позволяющие полностью охарактеризовать деформацию:

1. Яремная вырезка

2. Верхний край воронки

3. Дно воронки (наиболее глубокая точка воронки)

4. Нижний край воронки

5. Мечевидный отросток

6. Левый край воронки

7. Правый край воронки

8. Точки по правой и левой средне-подмышечным линиям на уровне точки дна воронки.

9. Точка по линии остистых отростков на уровне точки верхнего края воронки

10. Точка по линии остистых отростков на уровне точки дна воронки.

11. Остистый отросток С₇ позвонка

12. Остистый отросток Th₁₂ позвонка

13. Остистый отросток L₅ позвонка

14. Правая задняя ость таза

15. Левая задняя ость таза

С помощью щупа трехмерного сканера определяются и регистрируются трехмерные координаты каждой из указанных точек и координаты остистых отростков грудного и поясничного отделов позвоночника, проведением щупа по линии остистых отростков. Полученные координаты сохраняются в базе данных компьютера и используются для расчета следующих параметров:

1. Длина воронки (d₁) - расстояние между точками верхнего и нижнего краев воронки.

2. Ширина воронки (d₂) - расстояние между точками левого и правого краев воронки

3. Глубина воронки (h) - расстояние между точкой дна воронки и линией ширины воронки.

4. Ширина грудной клетки (с) - расстояние между точками на правой и левой средне-подмышечных линиях.

5. Сагиттальный угол глубины воронки (α₁) - угол, образованный двумя линиями, проведенными через точки: верхний край воронки и дно воронки, дно воронки и нижний край воронки.

6. Горизонтальный угол воронки (α₂) - угол, образованный двумя линиями, проведенными через точки: правый край воронки и дно воронки, дно воронки и левый край воронки.

7. Угол наклона верхней стенки воронки (β₁) - угол, образованный двумя линиями, проведенными через точки: верхний край воронки и дно воронки, верхний и нижний края воронки.

8. Угол наклона нижней стенки воронки (β₂) - угол, образованный двумя линиями, проведенными через точки: нижний край воронки и дно воронки, верхний и нижний края воронки.

9. Угол наклона левой стенки воронки (β₃) - угол, образованный двумя линиями, проведенными через точки: левый край воронки и дно воронки, левый и правый края воронки.

10. Угол наклона правой стенки воронки (β₄) - угол, образованный двумя линиями, проведенными через точки: правый край воронки и дно воронки, левый и правый края воронки.

11. Верхний размер ретростернального пространства: расстояние от точки верхнего края воронки до соответствующей по уровню точки на линии остистых отростков (в).

12. Нижний размер ретростернального пространства: расстояние от точки дна воронки до соответствующей по уровню точки на линии остистых отростков (д)

13. Наклон хорды грудного и поясничного отделов позвоночника к вертикали (γ₁ и γ₂)

14. Наклон оси туловища в сагиттальной плоскости (λ₁) - угол отклонения от вертикали линии, соединяющей точки остистых отростков С7 и L5 позвонков.

15. Наклон оси туловища во фронтальной плоскости (λ₂) - угол отклонения от вертикали линии, соединяющей точки остистых отростков С7 и L5 позвонков.

16. Прогибы хорд грудного (b₁) и поясничного (b₂) отделов позвоночника - расстояние между серединой хорды и вершиной дуги грудного и поясничного отделов, соответственно.

17. Длины хорд грудного (h₁) и поясничного (h₂) отделов позвоночника - длина отрезка, соединяющего точки остистых отростков С7 и Th12 позвонков и точки остистых отростков Th12 и L5 позвонков, соответственно.

18. Разворот воронки во фронтальной плоскости - угол отклонения от вертикали линии, соединяющей точку яремной вырезки с точкой мечевидного отростка.

19. Наклон грудины в сагиттальной плоскости - угол отклонения от вертикали линии, соединяющей точку яремной вырезки с точкой мечевидного отростка.

20. Дистанция грудина-бок слева - расстояние от точки дна воронки до левой средне-подмышечной линии.

21. Дистанция грудина-бок справа - расстояние от точки дна воронки до правой средне-подмышечной линии.

Длина любого отрезка может быть рассчитана по формуле:

$$L=\sqrt{{\left(Xa-Xb\right)}^2+{\left(Ya-Yb\right)}^2}$$

где:

L - длина отрезка;

Ха и Ya - координаты одной точки;

Xb и Yb - координаты второй точки.

Угол, образованный двумя линиями рассчитывается по формуле:

Ω=arg(Ха-Xb;Ya-Yb)-90°

где:

Ω - величина угла;

Ха и Ya - координаты одной точки;

Xb и Yb - координаты второй точки.

Используя полученные параметры рассчитываются как относительные показатели:

- торакальный индекс по формуле: d₁/d₂,

- показатель Гижицкой по формуле: д/в,

- индекс Холлера по формуле - с/д,

так и абсолютные величины:

- объем воронкообразной деформации грудной клетки - по формуле: V=d₁·d₂·h/6),

- центральный угол дуги грудного (ω₁) и поясничного (ω₂) отделов позвоночника по формулам: ω=L·180/π·R;

L=√(h²+b²), R=(h²+4b²)/8b;

где:

ω - величина центрального угла

L - длина дуги грудного или поясничного отдела позвоночника

R - радиус дуги грудного или поясничного отдела позвоночника

h - длина хорды дуги грудного или поясничного отдела позвоночника

b - прогиб дуги грудного или поясничного отдела позвоночника

Протокол исследования представляется в виде реальных линейных и угловых величин и схем указанных величин в проекции на каждую из трех плоскостей.

Угол наклона стенок деформации менее 10° позволяет определить плосковороночную деформацию. В остальных случаях форма деформации определяется как типичная.

Разница углов наклона левой и правой стенки воронки более 10° свидетельствует об асимметричной форме деформации.

Разница параметров "дистанция грудина-бок" слева и справа более 20 мм. позволяет определить эксцентрический тип воронкообразной деформации грудной клетки.

Параметр "разворот воронки во фронтальной плоскости" более 10° позволяют выявить несбалансированную форму деформации грудной клетки.

Наличие изменений формы и ориентации позвоночника позволяет определить сочетанную форму деформации.

Глубина воронки в пределах 2 см - 1 степень; 2-4 см. - 2 степень; более 4 см. - 3 степень.

Показатель Гижицкой более 0,7 соответствует I степени, от 0,7 до 0,5 - II степени, менее 0,5 - III степени деформации.

Индекс Холлера выше 3,2 относят к сильной степени деформации.

Значение центрального угла грудной дуги в сагиттальной плоскости более 40° расценивается как кифотическая деформация.

Значение центрального угла грудной дуги во фронтальной плоскости более 0° расценивается как сколиотическая деформация.

Пример клинического использования.

Больной И. 12 лет, и. б. 1236, обратился на амбулаторный прием с жалобами на деформацию передней стенки грудной клетки, выявленную при рождении. Исследование проведено с использованием программно-аппаратного комплекса "3D ортопедический сканер».

Протокол исследований представлен на чертежах.

Фиг.1 - Схема расположения всех точек во фронтальной плоскости

Фиг.2 - Схема расположения всех точек в сагиттальной плоскости

Фиг.3 - Схема расположения всех точек в горизонтальной плоскости

На туловище пациента были помечены следующие опознавательные точки: яремная вырезка (ЯВ), верхний край воронки (ВК), дно воронки (ДВ), нижний край воронки (ПК), мечевидный отросток (МО), левый край воронки (ЛК), правый край воронки (ПК), точки по правой (ПБ) и левой (ЛБ) средне-подмышечным линиям на уровне точки дна воронки, точка по линии остистых отростков на уровне точки верхнего края воронки (ВТП), точка по линии остистых отростков на уровне точки дна воронки (НТП), остистый отросток C₇ позвонка (С7), остистый отросток Th₁₂ позвонка (Th12), остистый отросток L5 позвонка (L5), правая задняя ость таза (ПЗО), левая задняя ость таза (ЛЗО).

Щупом программно-аппаратного комплекса "3D ортопедический сканер» были определены и зарегистрированы координаты вышеуказанных точек, и затем рассчитаны все параметры, необходимые для постановки развернутого диагноза.

Параметр	Значение
01 Длина воронки	154 мм
02 Ширина воронки	229 мм
03 Глубина воронки в сагиттальной плоскости	38 мм
04 Глубина воронки в горизонтальной плоскости	39 мм
05 Угол наклона верхней стенки воронки	66°
06 Угол наклона нижней стенки воронки	50°
07 Угол наклона правой стенки воронки	49°
08 Угол наклона левой стенки воронки	20°
09 Сагиттальный угол глубины воронки	99°
10 Горизонтальный угол глубины воронки	113°
11 Верхний ретростернальный размер	297 мм
12 Нижний ретростернальный размер	250 мм
13 Ширина грудной клетки	421 мм
14 Центральный угол грудного отдела (фронтальный)	30°
15 Центральный угол поясничного отдела (фронтальный)	35°
16 Угол наклона хорды грудного отдела (сагиттальный)	6°
17 Угол наклона хорды поясничного отдела (сагиттальный)	11°
18 Наклон туловища в сагиттальной плоскости	7°
19 Положение таза (фронтальный)	3°
20 Дистанция грудина-бок слева	240 мм
21 Дистанция грудина-бок справа	183 мм
22 Наклон грудины	0°
23 Разворот воронки во фронтальной плоскости	4°

Диагноз: Типичная, асимметричная, эксцентрическая, сбалансированная, сочетанная воронкообразная деформация грудной клетки II степени; кифосколиотическая деформация позвоночника.

Пациент направлен в специализированный стационар для оперативного лечения.

Способ оценки воронкообразной деформации грудной клетки путем определения положения множества точек на поверхности туловища, отличающийся тем, что на поверхности туловища отмечают метками яремную вырезку, верхний и нижний край воронки, дно воронки, мечевидный отросток, левый и правый края воронки, точки по правой и левой среднеподмышечным линиям на уровне точки дна воронки, точки по линии остистых отростков на уровне точек верхнего края воронки и дна воронки, остистые отростки C₇, Th₁₂ и L₅ позвонков, правую и левую задние ости таза; определяют и регистрируют с помощью трехмерного сканера трехмерные координаты отмеченных точек; рассчитывают по полученным координатам линейные, угловые и объемные параметры, относительные величины, характеризующие деформацию грудной клетки и позвоночник, их взаимоотношение в пространстве.