Способ предоперационного планирования хирургического лечения у пациентов с сочетанной патологией тазобедренных, коленных суставов и поясничного отдела позвоночника
Владельцы патента RU 2651056:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский университет) (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к лучевой диагностике и травматологии, и может быть использовано для предоперационного планирования хирургического лечения у пациентов с сочетанной патологией тазобедренных, коленных суставов и поясничного отдела позвоночника. Создают осевую нагрузку в горизонтальном положении пациента с помощью устройства для функциональной лучевой диагностики стоп, содержащего площадку для опоры, фиксирующуюся к жилету и поясу обследуемого ремнями, снабженными динамометром. Проводят сканирование от тела Th12 позвонка до основания пяточных костей в положении пациента лежа на спине одномоментно во фронтальной и сагиттальной плоскостях. При наличии у пациента эндопротезирования смежного сустава проводят сканирование в режиме подавления артефактов от металла с одним энергетическим уровнем. Корректируют на DICOM визуализаторе жесткость, резкость полученных изображений и осуществляют их инверсию из негативного в позитивное. Проводят механические и анатомические оси нижних конечностей. Определяют угол Q, образованный пересечением линии, проходящей через передне-верхнюю ость крыла подвздошной кости и нижний полюс надколенника, и линии, являющейся анатомической осью большеберцовой кости. Определяют в сагиттальной проекции угол наклона таза. Анализируют сканограммы, распечатывают их в истинном масштабе. Производят позиционирование компонентов эндопротеза при помощи примерочных трафаретов и определяют уровни резекции. Способ обеспечивает повышение точности планирования операций ортопедического профиля, избавление от субъективности при трактовке результатов исследования, сокращение времени исследования, снижение лучевой нагрузки на пациентов при обследовании за счет проведения механических и анатомических осей нижних конечностей, определения угла Q и наклона таза. 6 ил., 1 табл., 2 пр.
Изобретение относится к области медицины, а именно к лучевой диагностике, травматологии и ортопедии, и предназначено для выполнения предоперационного планирования посредством сканограмм, выполненных при помощи компьютерного томографа (далее КТ).
Предоперационное планирование является неотъемлемой частью всех ортопедических операций. На сегодняшний день особо важна роль планирования перед выполнением операций эндопротезирования крупных суставов, где важно правильно определить оси конечности, а также выполнить точное масштабирование изображения для примерки ортопедических шаблонов компонентов эндопротеза.
Лечение и реабилитация ортопедических больных с дегенеративно дистрофическими поражениями тазобедренного сустава являются важными медицинской, социальной и экономической проблемами. Патология тазобедренного сустава остается наиболее частой причиной временной нетрудоспособности, а инвалидность, по данным разных авторов, составляет от 7 до 37,6% от числа всех инвалидов с поражениями опорно-двигательной системы (Маколкин В.И., Пак Ю.В., Меньшикова И.В. Коксартроз - вопросы этиологии, эпидемиологии, клинических проявлений и новых подходов к лечению // Терапевтический архив. - 2007. - Т. 79. - №.1. - С. 81-85).
В последние десятилетия тотальное эндопротезирование становится одним из основных методов лечения тяжелых патологических изменений тазобедренного сустава, позволяющих восстановить опороспособность бедра, добиться достаточной амплитуды движений, избавить пациента от боли, хромоты, возвратить его к активному образу жизни.
Известен способ томографического предоперационного планирования при смещении головки бедра, включающий получение сканограмм, отличающийся тем, что получают фронтальную и аксиальные сканограммы и по фронтальной сканограмме определяют центр головки бедра пораженного сустава и уровни сканирования, соответствующие центру головки (А) и нижнему краю вертлужной впадины (В), выбирают аксиальные сканограммы, соответствующие уровням А и В, и накладывают их друг на друга, определяют центр головки бедра (Y), через U-образные хрящи, центр головки Y и передний край вертлужной впадины проводят три параллельные прямые, находят место предполагаемого расположения головки после низведения, при этом ее центр Y2 находится на прямой, проведенной через край вертлужной впадины, из точки Y2 выстраивают перпендикуляр, который пересекает линию, проходящую через Y в точке Y1, причем расстояние Y1Y2 соответствует величине необходимого перемещения головки кпереди, установка бедра в тазобедренном суставе перед низведением в сагиттальной плоскости соответствует величине угла α, которую рассчитывают по формуле tg α=Y1Y2:АВ, а величину необходимого низведения по формуле (патент РФ №2 209 593).
Недостатками данного способа является отсутствие осевой нагрузки в горизонтальном положении пациента. Не выполняется визуализация всех сегментов конечностей, включая позвоночно-тазовый комплекс, что не предоставляет хирургу возможности правильного планирования осей конечности.
Известен также способ предоперационного планирования корригирующих остеотомий костей голени для исправления О-образной формы ног, при котором в положении пациента стоя так, чтобы ноги соприкасались на уровне медиальных лодыжек, получают телерентгенограмму с захватом обеих ног с включением тазобедренных и голеностопных суставов, на которой отмечают контур нижних конечностей. Отмечают линию, проходящую через центр лобкового симфиза и наиболее выступающую точку внутреннего контура голени на уровне внутренней лодыжки большеберцовой кости (ББК), получая две части рентгенограммы. Каждую из них поворачивают вокруг центра головки бедренной кости (БК) до наложения наиболее выступающей точки внутреннего контура бедра на линию, перпендикулярную биспинальной линии (патент РФ №2547252).
Недостатками данного способа является высокая лучевая нагрузка, невозможность регулирования жесткости изображения для удобной визуализации контура конечностей, длительность исследования.
Проблемой, решаемой изобретением, является снижение лучевой нагрузки.
Технический результат состоит в повышении точности планирования операций ортопедического профиля, избавление от субъективности при трактовке результатов исследования.
Представленная проблема решается способом предоперационного планирования хирургического лечения у пациентов с сочетанной патологией тазобедренных, коленных суставов и поясничного отдела позвоночника, включающим визуализацию соотношения костных структур, отличающимся тем, что в компьютерном томографе в положении исследуемого лежа на спине проводят сканирование одномоментно во фронтальной и сагиттальной плоскостях, создают осевую нагрузку с помощью устройства для функциональной лучевой диагностики стоп в горизонтальном положении, на DICOM визуализаторе корректируют жесткость, резкость и производят инверсию изображения из негативного в позитивное, проводят механические и анатомические оси, определяют угол Q, в сагиттальной проекции определяют угол наклона таза, анализируют сканограммы, распечатывают в истинном масштабе, затем производят позиционирование компонентов эндопротеза при помощи примерочных трафаретов и определяют уровни резекции.
Способ осуществляют следующим образом.
Проводят сканирование в режиме SEMAR (Single Energy Metal Artefact Reduction - подавление артефактов от металла с одним энергетическим уровнем) (при наличии у пациента эндопротезирования смежного сустава) в положении исследуемого на спине. Осевая нагрузка создается с помощью устройства для функциональной лучевой диагностики стоп, содержащего площадку для опоры, фиксирующуюся к жилету и поясу обследуемого ремнями, снабженными динамометром (патент на полезную модель №167394, опубл. 10.01.2017 г.).
На Фиг. 1 представлено устройство для функциональной лучевой диагностики стоп, где 1 - опорная площадка, 2 - ремни для соединения жилета и опорной площадки, 3 - тензодатчик (динамометр), 4 - пояс, 5 - фиксирующий жилет.
Жилет с поясом для фиксации ремней соединяется с опорной площадкой через тензодатчик (динамометр), позволяющий контролировать величину нагрузки на опорную площадку с равной силой на обе конечности. Во время исследования пациент надевает жилет, который соединен ремнями с опорной площадкой, и осуществляет опору стопами на площадку с силой, аналогичной таковой в вертикальном положении (с учетом массы тела обследуемого).
Данная конструкция позволяет моделировать физиологическую опорную функцию нижних конечностей и контролировать величину нагрузки (силу, с которой осуществляется воздействие на опорную площадку), что дает возможность с высокой точностью моделировать функциональную нагрузку на конечности.
Выполняют сканограмму в сагиттальной и фронтальной плоскостях одномоментно.
Томографирование проводят по протоколу:
Далее в DICOM визуализаторе выполняют регулировку цвета, насыщенности, производят инверсию цветов изображения (из негативного в позитивное). Выставляют в компьютерном визуализаторе прямые линии механической оси, выстраивают перпендикуляры, вычисляют угол Q. Этот угол образован пересечением двух линий: первая проходит через передне-верхний отросток крыла подвздошной кости и нижний полюс надколенника, вторая является анатомической осью большеберцовой кости.
Распечатывают изображения в истинном масштабе. Позиционируют компоненты эндопротеза при помощи примерочных трафаретов, определяют уровни резекции.
Для отработки методики было обследовано 14 пациентов с артрозом тазобедренных, коленных суставов с сопутствующей патологией поясничного отдела позвоночника, 12 пациентов с артрозом коленного(ных) сустава(ов) и патологией поясничного отдела позвоночника в томографе Aquilion ONE 640 фирмы Toshiba предложенным способом.
Клинические примеры осуществления способа
Пример 1
Пациентка М., 67 лет. Направляющий диагноз: Остеохондроз поясничного отдела позвоночника. Грыжа диска L3-L4. Фасет синдром. Вертеброгенный болевой синдром. Двусторонний деформирующий артроз тазобедренных суставов. Комбинированная контрактура. Болевой синдром. Асептический некроз головки правой бедренной кости. Планируемая операция: Тотальное эндопротезирование правого тазобедренного сустава. Для планирования в рамках предоперационной подготовки пациентке была проведена функциональная сканография от тела th 12 до основания пяточных костей. Исследование проводили на 640-спиральном компьютерном томографе Aquilion ONE фирмы Toshiba. Фиг 2.
В плане предоперационной подготовки пациентке было выполнено исследование с целью предоперационного планирования: в положении лежа на спине в компьютерном томографе с осевой нагрузкой в горизонтальном положении при помощи устройства для функциональной лучевой диагностики стоп. Фиксируют ремни устройства, подключают динамометр для приложения дозированной нагрузки на конечности. После чего под стопы устанавливают опорную площадку, и пациентка ставит ноги максимально ровно.
Одномоментно проводят сканирование в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Далее в DICOM визуализаторе проводят корректировку жесткости и контрастности, проводят линии осей конечностей. Далее производят печать изображения зоны сустава в масштабе 1 к 1 на бумаге формата А4. После чего выполняют примерку компонентов эндопротеза при помощи трафаретов.
Пациентке была проведена операция в объеме тотального эндопротезирования правого тазобедренного сустава на основании проведенного предоперационного планирования. Через 2 недели выполнено повторное исследование (Фиг 3.).
Пример 2
Пациентка 3. 58 лет. Направляющий диагноз: Двусторонний деформирующий артроз коленных суставов, комбинированная контрактура, вальгусная деформация. Пациенту было проведено исследование в плане предоперационного планирования. Фиг 4. Через 4 месяца после операции пациентка подготовлена к эндопротезированию смежного сустава Фиг 5. После выполнения второй операции эндопротезирования коленного сустава слева, был выполнен контроль через 2 недели. Результаты планирования полностью совпали с истинной картиной позиционирования эндопротеза. Фиг 6.
Данный способ топографического исследования позволяет на мультиспиральном компьютерном томографе пространственно определить взаимное расположение всей нижней конечности и поясничного отдела позвоночника при нагрузке, определить механическую ось нижней конечности, что является исключительно важным моментом планирования артропластики коленного и тазобедренного суставов, правильности опилов и позиционирования компонентов. Проведение исследования на аппарате Aquilion ONE 640 фирмы Toshiba позволяет за короткий промежуток времени получить данную информацию с минимальной лучевой нагрузкой. Преимущества перед известными способами:
1. Короткое время сканографии (9.3).
2. Не требуется выполнение нескольких рентгенограмм.
3. Максимально исключается возможность ошибки при сопоставлении нескольких рентгеновских снимков при стандартном планировании.
4. Имеется возможность цифровой и 3-D обработки данных.
5. Меньшая доза облучения по сравнению с обычной рентгенографией.
Таким образом, разработанный способ предоперационного планирования позволяет снизить лучевую нагрузку при обследовании, повысить точность и информативность предоперационного планирования, сократить время исследования, снизить себестоимость исследования за счет исключения из оборота проявочных реагентов и пленки, а также качественно осуществить послеоперационный контроль.
Способ предоперационного планирования хирургического лечения у пациентов с сочетанной патологией тазобедренных, коленных суставов и поясничного отдела позвоночника, включающий визуализацию соотношения костных структур, отличающийся тем, что создают осевую нагрузку в горизонтальном положении пациента с помощью устройства для функциональной лучевой диагностики стоп, содержащего площадку для опоры, фиксирующуюся к жилету и поясу обследуемого ремнями, снабженными динамометром, далее проводят сканирование одномоментно во фронтальной и сагиттальной плоскостях в компьютерном томографе в положении исследуемого лежа на спине, на DICOM визуализаторе корректируют жесткость, резкость и производят инверсию изображения из негативного в позитивное, проводят механические и анатомические оси, определяют угол Q, образованный пересечением линии, проходящей через передне-верхнюю ость крыла подвздошной кости и нижний полюс надколенника, и линии, являющейся анатомической осью большеберцовой кости, в сагиттальной проекции определяют угол наклона таза, анализируют сканограммы, распечатывают в истинном масштабе, производят позиционирование компонентов эндопротеза при помощи примерочных трафаретов и определяют уровни резекции.
