Способ предоперационного планирования реконструкции трубчатых костей
Владельцы патента RU 2551191:
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО СПбГПМУ Минздрава России) (RU)
Изобретение относится к медицине, травматологии и ортопедии и предназначено для планирования операций по устранению деформаций трубчатых костей и остеосинтеза при их переломах. Выполняют рентгенографию патологического сегмента конечности, строят анатомическую ось трубчатой кости через множество точек, положение которых определяют методом наименьших квадратов, после чего определяют наличие патологических изменений непосредственно по рентгенограмме. Способ обеспечивает снижение временных затрат и лучевой нагрузки на пациента, что особенно важно для детского контингента, способ объективен, обеспечивает точность предоперационного планирования. 1 ил.
Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии и ортопедии, и предназначено для планирования операций по устранению деформаций трубчатых костей и остеосинтеза при их переломах.
Проведение реконструктивных вмешательств на трубчатых костях скелета требует планирования этапов операции, с определением величины смещения отломков при переломах, либо величины деформации, уровня и параметров корригирующей остеотомии.
Известен способ предоперационного планирования по скиаграммам, когда с рентгенограммы на бумагу переносят контур кости, после чего вручную проводят необходимые измерения и строят схему операции. (Руководство по внутреннему остеосинтезу Мюллер М.Ю., Альговер М.А. Издательство Ad Marginem, Москва, 1996, с.159-177; Определение референтных линий и углов длинных трубчатых костей: пособие для врачей. - СПб.: РНИИТО им. P.P. Вредена. - 46 с.)
Для построения осей в данном способе проводят вспомогательные поперечные отрезки на проксимальном и дистальном относительно деформации костных фрагментах или участках кости. Далее по линейке находят середины отрезков и через них проводят оси проксимального и дистального участков кости. После проведения осей находят точку их пересечения и определяют значение угла деформации или в случае перелома, углового смещения отломков. Через точку пересечения осей проводят перпендикуляр к кортикальной пластинке, затем строят клин для остеотомии, величина которого соответствует углу деформации.
Недостатком данного способа является его трудоемкость. Кроме того, он требует значительных временных затрат для построения схемы и расчетов, при этом построение осей проводится через две точки - середины вспомогательных поперечных отрезков, что несет в себе значительные погрешности.
Наиболее близким к заявляемому является способ прогнозирования режима оптимальной коррекции деформации конечности (патент РФ №2114574, опубл. 10.07.1998), при котором проводят расчеты необходимой коррекции по стандартным рентгенограммам (прямая и боковая) всей конечности, с построением по ним скиаграмм, по которым, в свою очередь, ЭВМ рассчитывает пространственную модель конечности и по величине усредненного среднеквадратичного отклонения определяет отклонение нарушенной оси от правильной анатомической.
Недостатками способа, выбранного в качестве прототипа, являются следующие:
- неточность построения анатомических осей из-за наличия всего двух опорных точек (проведение через середины поперечных отрезков, построенных на произвольных уровнях). Расчет пространственной модели конечности (биологического объекта со сложной геометрией) по двум проекциям, без использования сложных методик расчетов и программного обеспечения, несет в себе значительные погрешности;
- необходимость выполнения рентгенографии всей конечности, что увеличивает лучевую нагрузку на больного, при этом, если применяется не цифровая рентгенография, требуются специальные масштабные кассеты и широкоформатная рентгенпленка, кроме того, затруднен ввод снимков таких размеров или их серии для анализа в ЭВМ, что влечет значительные неточности;
- способ требует построения скиаграмм, что увеличивает трудоемкость и увеличивает временные затраты, требует соблюдения точности исполнителем, от которого зависит объективность расчетов;
- нарушение оси трубчатой кости определяется по величине среднеквадратичного отклонения, между тем в реальных клинических условиях для проведения операции хирургу необходимо знать угловые параметры в градусах, что требует дополнительного анализа и расчетов.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности предоперационного планирования реконструкции трубчатых костей при снижении лучевой нагрузки на больного и сокращении временных затрат.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе предоперационного планирования реконструкции трубчатых костей, заключающемся в том, что выполняют рентгенографию патологического сегмента конечности, строят анатомическую ось трубчатой кости и определяют наличие патологических изменений, анатомическую ось строят методом наименьших квадратов по множеству определяющих ее положение точек, которые находят непосредственно по рентгенограмме.
Построение анатомических осей трубчатой кости через множество точек на ее протяжении обеспечивает точность построения для данного биологического объекта с неправильной геометрической формой и, соответственно, повышает точность последующих расчетов в планировании реконструкции кости. Кроме того, анализ выполняется непосредственно с цифровых рентгенограмм с помощью ЭВМ без построения скиаграмм, что сокращает длительность выполнения способа.
Выполнение рентгенографии только патологического сегмента конечности позволяет снизить лучевую нагрузку на пациента, что особенно важно в детской травматологии.
Способ осуществляется следующим образом. Выполняется цифровая рентгенография либо обычная подлежащая в последующем оцифровке рентгенография патологического (травмированного либо деформированного) сегмента конечности в двух проекциях, с последующим анализом рентгенограммы в соответствующей деформации проекции. Врач с помощью ЭВМ проводит анализ рентгенограммы с построением анатомических осей кости через множество точек, при этом данное построение проводят с помощью метода наименьших квадратов. Сначала по вертикальной оси с шагом 1 (Фиг.1) находятся линии, соединяющие верхнюю и нижнюю границы области интереса. Далее по формуле xc=0.5(x1+x2) вычисляются координаты середин этих линий. Проксимальная и дистальная области относительно вершины деформации или перелома отличаются по диаметру, вследствие анатомических особенностей трубчатой кости, точки из этих областей отбрасываются из рассмотрения алгоритмом. Делается это путем определения среднего диаметра 2 области 3 интереса по вертикальной оси. Точки, находящиеся на расстоянии 4, меньшем от точки 5 перегиба, также несут большую погрешность для нахождения осей, поэтому также должны быть удалены из рассмотрения. Величина расстояния 4 составляет 0.15 от протяженности анализируемой области 6. Для определения точки 5 ищется точка, расстояние от которой до прямой, соединяющей крайние точки, будет наибольшим. В этой точке располагается деформация. Далее точки, входящие в окрестность точки 5, выбрасываются из рассмотрения, а оставшиеся делятся на два массива: слева и справа от точки 5. Оси находятся методом наименьших квадратов по данным массивам. Далее находятся ориентация осей костных фрагментов, точка и угол 7 пересечения осей, соответственно, угол смещения фрагментов либо угол деформации, а также угол 8 клина, равный углу 7 пересечения осей, необходимый для проведения корригирующей остеотомии.
Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
- требует выполнения рентгенограммы лишь патологического сегмента конечности, что снижает лучевую нагрузку на пациента, что особенно важно для детского контингента;
- является объективным, значительно снижает неточности и ошибки в ходе предоперационного планирования;
- полученные результаты, величина смещения отломков либо деформации представляются в градусах, что не требует дополнительных перерасчетов;
- схемы и анализ выполняются непосредственно с цифровых рентгенограмм с помощью ЭВМ, что не требует построения скиаграмм, значительно снижает временные затраты на анализ рентгенограмм и данный этап подготовки к операции, при этом способ прост в освоении и использовании в повседневной медицинской практике.
Способ предоперационного планирования реконструкции трубчатых костей, заключающийся в том, что выполняют рентгенографию патологического сегмента конечности, строят анатомическую ось трубчатой кости и определяют наличие патологических изменений, отличающийся тем, что анатомическую ось строят методом наименьших квадратов по множеству определяющих ее положение точек, которые находят непосредственно по рентгенограмме.
