Способ предоперационного планирования реконструкции трубчатых костей


 

A61B6/00 - Приборы для радиодиагностики, например комбинированные с оборудованием для радиотерапии (рентгеноконтрастные препараты A61K 49/04; препараты, содержащие радиоактивные вещества A61K 51/00; радиотерапия как таковая A61N 5/00; приборы для измерения интенсивности излучения, применяемые в ядерной медицине, например измерение радиоактивности живого организма G01T 1/161; аппараты для получения рентгеновских снимков G03B 42/02; способы фотографирования в рентгеновских лучах G03C 5/16; облучающие приборы G21K; рентгеновские приборы и их схемы H05G 1/00)

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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской технике для проведения рентгенографических исследований. Устройство содержит основание в виде прямоугольной вертикальной фермы и две опоры.

Изобретение относится к формированию 3D модели сосудов области, представляющий интерес, объекта. Техническим результатом является повышение точности формирования 3D модели сосудов области, представляющей интерес, объекта.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к способу и системе формирования изображений. Способ включает в себя прием данных формирования изображений, сгенерированных системой формирования изображений для одного сканирования, выполняемого с использованием протокола формирования изображений с параметрами, которые основаны на множестве различных процедур формирования изображений.

Изобретение относится к медицине, сосудистой хирургии, лучевой диагностике. Проводят мультиспиральную компьютерную томографию-флебографию нижних конечностей при варикозной болезни вен, для чего катетеризируют подкожные вены стопы исследуемой нижней конечности с введением в них неионной рентгенконтрастной смеси.

Изобретение относится к медицине, ортопедии, пластической хирургии, может использоваться для планирования операций, выполняемых с целью коррекции О-образной формы ног.

Изобретение относится к медицине, рентгенодиагностике, мануальной терапии, остеопатии, спортивной медицине, ортопедии и может быть использовано для количественного определения степени асимметрии тазового кольца.

Изобретение относится к области медицины, а именно к терапии и профессиональной патологии, и может быть использовано для диагностики начальных проявлений нарушения здоровья у стажированных рабочих, контактирующих с комплексом неблагоприятных факторов: низкая положительная температура воздуха, высокая относительная влажность, тяжелый труд и напряженный трудовой процесс, высокие уровни шума, гипогеомагнитное поле, высокие значения объемных активностей радона в зоне дыхания рабочих, обслуживающих железнодорожный тоннель.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в медицинских учреждениях, оснащенных радиодиагностическими лабораториями. Цель изобретения - повышение точности способа диагностики отстрой тромбоэмболии легочной артерии и хронической постэмболической легочной гипертензии.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к способам и системам анализа коллатерального потока. Способ включает в себя получение показателей первого притока и первой перфузии для нездоровой представляющей интерес ткани, получение показателей второго притока и второй перфузии для здоровой представляющей интерес ткани, и одновременное представление показателей первого потока и перфузии для нездоровой представляющей интерес ткани и показателей второго потока и перфузии для здоровой представляющей интерес ткани.

Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии. Осуществляют балльную оценку поражения магистральных артерий нижних конечностей.
Группа изобретений характеризует рентгеновское устройство, способ управления рентгеновским устройством и машиночитаемый носитель. Рентгеновское устройство содержит рентгеновское устройство формирования изображения, кронштейн для поддержания рентгеновского устройства формирования изображения, контроллер для управления рентгеновским устройством формирования изображения и кронштейном. Контроллер управляет первым перемещением кронштейна таким образом, что рентгеновское устройство формирования изображения проходит по первому пути в прямом направлении (F) вокруг объекта. Рентгеновское устройство формирования изображения снимает первое множество изображений объекта во время первого перемещения. Контроллер генерирует первые объемные данные из первого множества изображений. Контроллер управляет вторым перемещением кронштейна таким образом, что рентгеновское устройство формирования изображения проходит по второму пути в обратном направлении (В). Рентгеновское устройство формирования изображения снимает второе множество изображений объекта во время второго перемещения. Контроллер генерирует вторые объемные данные из второго множества изображений. Контроллер ожидает в течение заданного периода времени между первым перемещением и вторым перемещением. Использование изобретения обеспечивает более точное отображение или распознавание физических особенностей. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к медицине, в частности к онкологии. С помощью спектроскопа комбинированного рассеяния проводят серию регистрации спектров области новообразования и здоровой кожи. Рабочую часть спектроскопа располагают непосредственно над исследуемой областью на расстоянии 3-4 мм. После регистрации полученных спектров проводят математическую обработку результатов на персональном компьютере. Для анализа выделяют два фазовых признака - отношение максимумов интенсивностей комбинированного рассеяния в полосах 1300-1340 см-1 и 1640-1680 см-1 к полосе 1430-1470 см-1. Представляют данные спектроскопии комбинированного рассеяния каждого измерения в виде точки на фазовой плоскости. Точка оказывается в одной из трех областей фазовой плоскости. В зависимости от того, в какую из трех областей фазовой плоскости попадает точка, у пациента диагностируют либо меланому; либо базальноклеточный или плоскоклеточный рак; либо отсутствие новообразований кожи. Способ позволяет получить объективные данные, позволяющие дифференцировать разные типы новообразований кожи, что обеспечивает высокую точность дооперационной диагностики. 1 пр.

Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к рентгенографическим сканирующим цифровым аппаратам, и может быть использовано в медицинских учреждениях для обнаружения и диагностики заболеваний молочной железы. Устройство содержит источник рентгеновского излучения, расположенный с одной стороны молочной железы, и приемник рентгеновского изображения, расположенный с другой стороны относительно молочной железы, компрессионные средства для сжатия и фиксации молочной железы. Источник рентгеновского излучения и приемник рентгеновского изображения выполнены с возможностью поворота как одно целое относительно компрессионных средств, сжатой и зафиксированной молочной железы. Устройство дополнительно содержит коллиматор и управляемую диафрагму, выполненную с возможностью формирования узкого пучка рентгеновского излучения. Приемник рентгеновского изображения выполнен в виде узкого линейного двухкоординатного позиционно-чувствительного детектора рентгеновского излучения, в котором высота в 20-40 раз больше ширины, и с возможностью перемещения по дуге дискретно с остановками вдоль сжатой молочной железы с шагом, равным ширине приемника рентгеновского изображения. Использование изобретения обеспечивает улучшение диагностических свойств устройства путем повышения пространственного разрешения и снижения лучевой нагрузки на пациента. 1 ил.

Изобретение относится к рентгеноскопии, а именно к элементам медицинской рентгенодиагностики. Тест-фантом состоит из двух частей, образующих единое целое. Одна часть имеет постоянную высоту в продольном направлении, а другая часть имеет непрерывно меняющуюся высоту в этом же направлении, образуя клин. На боковой стороне клиновой части выполнены калиброванные вырезы. Использование изобретения обеспечивает повышение точности определения минеральной плотности костной ткани по рентгеновским снимкам, получаемым с помощью рентгеновских аппаратов общего применения, и упрощение конструкции. 7 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к системам обнаружения перемещения пациента во время процедур визуализации. Система содержит камеру, опорный элемент, закрепляемый на части наружной области пациента с возможностью обнаружения в потоке полученных камерой изображений, и процессор. Опорный элемент имеет плоскостную жесткость, большую, чем плоскостная жесткость части наружной области пациента, а плоскостные размеры опорного элемента равны плоскостным размерам части наружной области пациента. Процессор выполнен с возможностью обработки изображений смещения опорного элемента на основании последовательных, полученных камерой изображений и формирования выходного сигнала, характеризующего упомянутое смещение. Использование изобретения позволяет повысить точность обнаружения общего перемещения пациента во время процедур. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение касается способа и устройства обеспечения помощи в подборе размера устройств при медицинском вмешательстве. Способ заключается в получении рентгеновского изображения сосуда, введении в сосуд проволочного направителя, имеющего рентгеноконтрастный кончик проволоки, получении рентгеновского изображения кончика проволоки, разбиении на сегменты кончика проволоки при его прохождении через сосуд и предоставлении информации о размерах сосуда на основе размера кончика проволоки. Для предоставления информации о размерах виртуальную линейку, продолжающуюся параллельно проволоке, накладывают на изображение, при этом линейка отградуирована в долях длины кончика проволоки и представляет собой кривую, параллельную кончику проволоки, а кривая содержит градуировку, рассчитанную исходя из длины кончика, наблюдаемой в текущей проекции. Рентгеновская визуализирующая система содержит средство для получения информации о размерах, выполнена с возможностью осуществления способа и содержит также вычислительные средства для расчета виртуальной линейки и наложения на изображение виртуальной линейки, продолжающейся параллельно проволоке, для предоставления информации о размерах. Использование изобретения позволяет повысить точность подбора размера устройств для медицинских вмешательств. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к способу и системе функциональной визуализации. В способ получают изображение представляющей интерес области субъекта, причем изображение содержит информацию, указывающую захват индикатора. Изображение генерируют с данными изображения, полученными посредством системы визуализации, которую использовали для сканирования субъекта. Далее получают сигнал, указывающий физиологическое состояние субъекта перед сканированием, причем физиологическое состояние оказывает влияние на захват индикатора перед сканированием. Определяют значение захвата индикатора для представляющей интерес области. Определяют коэффициент коррекции захвата индикатора на основании физиологического состояния перед сканированием. Корректируют значение захвата индикатора для представляющей интерес области на основании коэффициента коррекции захвата индикатора. Отображают как изображение, так и данные, указывающие физиологическое состояние, одновременно. Данные, указывавшие физиологическое состояние, отображаются на дисплее монитора. Использование изобретения позволяет уменьшить артефакты изображения, связанные с физиологическим состоянием пациента и его поведением. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к средствам для проведения направляемых визуализацией медицинских процедур. Способ обработки рентгеновского изображения содержит этапы, на которых принимают 2D рентгеновское изображение анатомической области, которая включает в себя ультразвуковой зонд, обнаруживают на нем ультразвуковой зонд, совмещают ультразвуковой зонд с опорной системой координат, включая оценку положения и ориентации ультразвукового зонда относительно опорной системы координат. Этап совмещения дополнительно содержит этап, на котором сопоставляют представленную в цифровой форме проекцию 3D модели ультразвукового зонда с обнаруженным ультразвуковым зондом на рентгеновском изображении, причем оценку положения и ориентации ультразвукового зонда извлекают из сопоставленной 3D модели. Считываемый компьютером носитель содержит сохраненные на нем наборы инструкций для блока обработки системы для комбинации ультразвукового и рентгеновского изображений, содержащей рентгеновскую систему 2D рентгеновского изображения, ультразвуковую систему, включающую ультразвуковой зонд, блок обработки и монитор для отображения комбинированного изображения. Использование изобретения позволяет повысить точность определения положения. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к способам и системам для позиционирования устройства получения рентгеновского изображения. В способе создаются плоскость отсчета, пересекающая трехмерное изображение объекта, центральная точка в пересечении объекта, нормальный вектор к плоскости отсчета и по меньшей мере один тангенциальный вектор на плоскости отсчета. После этого плоскость отсчета, система отсчета объекта и система отсчета устройства получения рентгеновского изображения регистрируются. Задается по меньшей мере одно направление наблюдения, получаемое из нормального вектора и/или по меньшей мере из одного тангенциального вектора, причем устройство получения рентгеновского изображения регулируется по геометрическим параметрам устройства получения рентгеновского изображения. Использование изобретения обеспечивает автоматическое позиционирование устройства получения рентгеновского изображения и гораздо более быструю корректировку реально сопровождающего изображения, результатом чего является меньшее воздействие облучением. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области обработки изображений, полученных методом цифрового томосинтеза. Техническим результатом является повышение качества изображений с одновременным уменьшением времени выполнения способа реконструкции изображений. С помощью томографической системы получают множество проекций объекта, снятых под разными углами. Решают систему линейных уравнений с использованием обратных матриц, неизвестными в которой являются Фурье-образы изображений реконструируемых срезов, и затем восстанавливают по ним изображения продольных срезов объекта, причем в качестве коэффициентов выступают Фурье-образы дельта-функций величин смещений для каждой проекции и каждого среза. Величину смещения для каждой проекции и каждого среза рассчитывают, исходя из геометрии томографической системы. В качестве свободных членов выступают Фурье-образы проекций объекта, а Фурье-образы изображений реконструируемых срезов определяют методом наименьших квадратов. Для качественного восстановления низких и нулевых частот томографических срезов применяют метод регуляризации по Тихонову. 3 ил.
Наверх