Способ определения жесткости костной мозоли ультразвуковой эластографией сдвиговой волны

Изобретение относится к медицине, а именно, к ультразвуковой диагностике, и может быть использовано для определения жесткости костной мозоли ультразвуковой эластографией сдвиговой волны. Исследование проводят на ультразвуковых сканерах, снабженных опцией «Эластография сдвиговой волны», с использованием линейных датчиков частотой 2-15 МГц, в В-режиме, и режиме цветового доплеровского картирования (ЦДК). Ультразвуковой датчик устанавливают в проекции зоны интереса. Проводят активное полипозиционное сканирование. Неподвижно фиксируют положение датчика, включают режим ультразвуковой эластографии сдвиговой волны (УЭСВ), программу «мышечно-скелетная система». При этом участки различной жесткости картируются разными цветами, что отражается на цветовой шкале монитора. Вращая трекбол, подводят в зону интереса один или несколько контрольных объемов, свободно перемещаемых и изменяемых по размерам. При этом на мониторе отображаются количественные показатели жесткости в кПа. Способ обеспечивает определение жесткости костной мозоли за счет применения ультразвуковой эластографии сдвиговой волны. 2 пр., 7 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно, к ультразвуковой диагностике, и может быть использовано в травматологии и ортопедии для диагностики заживления костей при переломах, с применением ультразвуковой эластографии сдвиговой волны, позволяющей исследовать жесткость костной мозоли на разных сроках ее формирования.

Эластография - современная ультразвуковая технология, с помощью которой появилась возможность исследовать упругость, эластичность и жесткость тканей методом качественного и количественного анализа [1, 2]. Это исследование основано на поперечном акустическом импульсе, который используется для создания сдвиговых волн, измерив, скорость распространения которых специалист получает количественную оценку жесткости ткани. Исследование отличается неинвазивностью, высокой точностью, комфортно и безвредно для пациента.

При переломах костей актуальным являются своевременное и правильное формирование костной мозоли. В настоящее время контроль состояния костных отломков и костной мозоли осуществляется рентгенологическими методами (рентгенография, рентгеновская денситометрия, рентгеновская компьютерная томография), которые выявляют минеральную плотность костей и костной мозоли. Различают три стадии формирования костной мозоли: соединительнотканная стадия - наблюдается в течение 7-12 дней после перелома; остеоидная - на 12-20 день после перелома; и костная стадия - с 20-22 дня после перелома [3, 4, 5], причем первые две стадии формирования костной мозоли рентгенологически не определяются, обнаружить мозоль возможно лишь с началом ее обызвествления. Таким образом, в течение 3-4 недель после перелома контролировать формирование костной мозоли не удается и, соответственно, нет возможности корректировать тактику ведения пациента. Нормальной жесткости костная мозоль достигает в течение 2-6 месяцев, в зависимости от вида кости, и характера перелома. При этом зачастую, сроки иммобилизации передерживаются. Поскольку у травматологов нет способа точного определения жесткости костной мозоли, врачу легче перестраховаться, чем не додержать сроки иммобилизации. Рентгенологический способ определения минеральной плотности костей и костной мозоли взят нами за прототип.

Ультразвуковая эластография сдвиговой волны (УЭСВ) обеспечивает статистически значимое определение жесткости костной мозоли на разных сроках ее формирования после перелома, в том числе, на ранних сроках, начиная с 5-7 дня после перелома. Поскольку ионизирующая доза облучения отсутствует, то есть возможность многократного повторения исследования, как в условиях стационара, так и амбулаторно, и получения точной оценки формирования костной мозоли по количественным результатам в режиме реального времени.

Целью изобретения является создание информативного способа определения жесткости костной мозоли ультразвуковой эластографией сдвиговой волны на разных сроках после перелома.

Сущность изобретения состоит в совокупности существенных признаков, достаточной для достижения искомого технического результата, состоящего в повышении чувствительности и точности диагностики формирования костной мозоли способом, не причиняющим вреда здоровью пациента, с применением новых критериев ее оценки, с использованием ультразвуковой эластографии сдвиговой волны.

Физической основой эластографии является способность материалов по-разному сопротивляться растяжению-сжатию при упругой деформации, которая характеризуется модулем Юнга, выражающим в числах свойства конкретной материи, и определяется по формуле:

Е=3рС2 где:

Е - модуль упругости Юнга (Ра);

С - скорость сдвиговой волны (см/сек);

р - плотность вещества (кг/м3).

Из уравнения Юнга мы видим, что скорость С прямо пропорциональна упругости ткани Е, то есть чем выше скорость, тем выше упругость и жесткость.

Сдвиговая волна представляет собой упругую поперечную волну, отличающуюся от продольной ультразвуковой волны [6, 7, 8], смещения частиц среды при этом перпендикулярны направлению распространения волны. Сам принцип действия способа основан на генерации в тканях сдвиговой волны и последующей оценке скорости ее продвижения, которая в ультразвуковом аппарате картируется цветом. Красным цветом, или синим, в зависимости от производителя ультразвуковых аппаратов, чаще всего окрашиваются более упругие, жесткие структуры. Вслед за изучением цветовых эластограмм, проводят эластометрию с помощью одного, или нескольких, пробных объемов, свободно перемещаемых, и изменяемых по размерам. Цифровые данные могут быть представлены либо в виде показателей скорости сдвиговых волн (м/с), либо в единицах упругости (кРа). Наши многочисленные исследования показали, что в зависимости от вида кости, и степени нагрузки на нее, в норме жесткость костной ткани, у взрослых составляет 380-500 кПа. Например, в норме большеберцовая кость имеет жесткость до 480-500 кПа, а малоберцовая кость - до 400-450 кПа. Эти количественные показатели позволяют делать заключения о состоянии костной мозоли в процессе заживления перелома.

Сущность способа определения жесткости костной мозоли ультразвуковой эластографией сдвиговой волны включает визуализацию области перелома. Исследование проводят на ультразвуковых сканерах, снабженных опцией «Эластография сдвиговой волны», с использованием линейных датчиков частотой 2-15 МГц, в В-режиме, и режиме цветового доплеровского картирования (ЦДК). Ультразвуковой датчик устанавливают в проекции зоны интереса, проводят активное полипозиционное сканирование, неподвижно фиксируют положение датчика, включают режим УЭСВ, программу «мышечно-скелетная система». Участки различной жесткости картируются разными цветами, что отражается на цветовой шкале монитора. Вращая трекбол, подводят в зону интереса один, или несколько, контрольных объемов, свободно перемещаемых, и изменяемых по размерам, при этом на мониторе отображаются количественные показатели жесткости в кПа.

Ультразвуковые сканеры, снабженные опцией «Эластография сдвиговой волны», и линейные датчики с частотой 2-15 МГц - необходимое оборудование для осуществления предложенного способа, с применением поперечных ультразвуковых волн.

Работа в В-режиме позволяет точно определить границы костных отломков и мозоли, а в режиме ЦДК - исключить интерпозицию - внедрение каких-либо тканей между отломками кости, что препятствует репозиции и консолидации этих отломков.

Ультразвуковой датчик устанавливают в проекции зоны интереса, проводят активное полипозиционное сканирование, неподвижно фиксируют положение датчика для получения корректных поперечных волн.

Включение режима УЭСВ, программы «мышечно-скелетная система» - позволяет определить качество мозоли - участки различной жесткости будут картироваться разными цветами, что отражается на цветной шкале монитора.

Вращение трекбола, подведение в зону интереса одного, или несколько, контрольных объемов, свободно перемещаемых, и изменяемых по размерам, позволяет получить на мониторе количественные показатели жесткости мозоли в кПа.

Способ поясняют иллюстрации.

На фиг. 1 - фиг. 4 приведены иллюстрации к клиническому примеру №1, где: на фиг. 1 - Эхограмма зоны перелома левой большеберцовой кости пациентки Н. через 2 месяца после остеосинтеза в режиме ЦДК, на которой видна хорошая васкуляризация в зоне костной мозоли;

На фиг. 2 - Эластограмма зоны перелома левой большеберцовой кости пациентки Н. через 2 месяца после остеосинтеза в режиме УЭСВ. Жесткость костной мозоли 340,3 кПа.

На фиг. 3 - Эхограмма зоны перелома левой большеберцовой кости через 4 месяца после остеосинтеза в режиме ЦДК. Количество сосудов в зоне костной мозоли значительно уменьшилось на фоне увеличения жесткости.

На Фиг. 4 - Эластограмма зоны перелома левой большеберцовой кости через 4 месяца в режиме УЭСВ. Жесткость костной мозоли 542,2 кПа (норма), жесткость мягких тканей 44 кПа (норма).

На фиг. №5 - фиг. №7 - иллюстрации к клиническому примеру №2, где:

На фиг. 5 - Рентгенограмма пациента М. Закрытый винтообразный перелом нижней трети правой плечевой кости со смещением. Проведена операция: фиксация костных отломков металлической конструкцией.

На фиг. 6. - Эхограмма пациента М. на 7-й день после перелома правой плечевой кости. В зоне соединительнотканной мозоли появились единичные сосуды.

На фиг. 7 - Эластограмма пациента М. на 7-й день после перелома правой плечевой кости. Жесткость соединительнотканной мозоли 56,3 кПа.

Способ применяют следующим образом.

Исследование проводят на ультразвуковых сканерах, снабженных опцией «Эластография сдвиговой волны», с использованием линейных датчиков частотой 2-15 МГц, с применением поперечных ультразвуковых волн. Сканируют зону перелома, окружающие мягкие ткани и кости. Вначале, для точного определения границ перелома костей, проводят ультразвуковое исследование в В-режиме, далее, для точной визуализации зоны костной мозоли, и с целью дифференцировки от окружающих мягких тканей, а также для исключения интерпозиции, проводят исследование в режиме ЦДК. На ранних сроках после перелома (до 5-7 дней) сосуды в соединительнотканной мозоли не визуализируются, а в окружающих тканях сосуды визуализируются четко. Ультразвуковой датчик устанавливают на поверхность кожи в проекции зоны интереса, Вначале проводят активное полипозиционное сканирование, затем, после определения границ костных отломков и мозоли, в В и ЦДК режимах, рука оператора неподвижно фиксирует положение датчика, выполняют включение режима УЭСВ и программы «мышечно-скелетная система», что позволяет получить изображение зоны интереса - костной мозоли. Участки различной жесткости картируются разными цветами, что отражается на цветовой шкале монитора. Цветовая шкала, окрашенная в разные цвета, в зависимости от уровня жесткости ткани, и ультразвуковой срез зоны интереса, позволяют определить участки различной жесткости костной мозоли качественно. Для количественной оценки жесткости костной мозоли в зону интереса подводят, с помощью трекбола, один, или несколько, контрольных объемов, свободно перемещаемых и изменяемых по размерам, при этом на мониторе будут изображены количественные показатели жесткости в кПа.

Таким образом, в заявленном способе определение жесткости костной мозоли реализуется с использованием совершенно нового подхода к оценке -с применением ультразвуковой эластографии сдвиговой волны.

Клинический пример 1.

Пациентка Н., 1959 г.р., после закрытого перелома обеих костей левой голени, интрамедуллярного блокируемого остеосинтеза, находилась на амбулаторном наблюдении. Через 2 месяца обратилась в ГАУЗ «РКБ МЗ РТ» с жалобами на боли в левой голени, усиливающиеся при физической нагрузке. После осмотра травматологом, и контрольных рентгеновских снимков, пациентка направлена на УЗИ зоны перелома для исключения интерпозиции, «ложного сустава», и определения жесткости костных мозолей.

Ультразвуковое исследование проводили на ультразвуковом сканере SuperSonic Aixplorer с опцией «Эластография сдвиговой волной», с использованием линейных датчиков частотой 2-15 МГц. Сканировали зону перелома, костных мозолей, окружающие мягкие ткани и сосуды. Для точного определения границ перелома костей и костных мозолей проводили ультразвуковое исследование в обычном В-режиме. Для более точной визуализации зоны костных мозолей, и с целью дифференцировки от окружающих мягких тканей, а также для исключения интерпозиции, проводили исследование в режиме ЦДК. Для изучения жесткости костных мозолей в обеих костях включили режим УЭСВ, программу «мышечно-скелетная система». Окрашенные в разные цвета зоны костных мозолей сопоставляли с цветовой шкалой на мониторе и, таким образом, качественно определили участки различной жесткости костных мозолей обеих костей. Для количественной оценки жесткости костных мозолей в зону интереса подвели 3 контрольных объема, свободно перемещаемых, и изменяемых, по размерам, количественные показатели жесткости которых, в кПа, отразились на мониторе. Результаты представлены на фиг. 1 - фиг. 2.

Заключение: интерпозиции между отломками нет, «ложных» суставов нет. Жесткость костной мозоли большеберцовой кости достигает до 340 кПа, малоберцовой кости - до 193 кПа, что ниже нормы. Рекомендовано продолжить иммобилизацию.

Повторное УЗИ зоны переломов пациентке Н. провели через 4 месяца после перелома по вышеописанной методике. Результаты этих исследований представлены на фиг. 3 - фиг. 4.

Заключение: жесткость костной мозоли левой большеберцовой кости через 4 месяца после перелома достигла 542,2 кПа, малоберцовой кости - до 403 кПа, что соответствует норме. Иммобилизацию можно снять.

Клинический пример 2.

Пациент М., 1966 г.р., доставлен в травматологическое отделение ГАУЗ «РКБ МЗ РТ» машиной скорой помощи, с жалобами на боли в нижней трети правой плечевой кости. После обследования поставлен диагноз: закрытый винтообразный перелом нижней трети правой плечевой кости со смещением. Проведена операция: фиксация костных отломков аппаратом внешней фиксации (фиг. 5). На 7-й день после операции, для контроля зоны перелома, исследования окружающих мягких тканей и сосудов, и исключения интерпозиции мышечными тканями, пациент направлен на УЗИ.

Ультразвуковое исследование проводили на ультразвуковом сканере SuperSonic Aixplorer с опцией «Эластография сдвиговой волной», с использованием линейных датчиков частотой 2-15 МГц. Сканировали зону перелома, костной мозоли, окружающие мягкие ткани и сосуды. Для точного определения границ перелома костей и костной мозоли проводили ультразвуковое исследование в обычном В-режиме, далее, для более точной визуализации зоны костной мозоли, и с целью дифференцировки от окружающих мягких тканей, а также для исключения интерпозиции, проводили исследование в режиме ЦДК. Для изучения жесткости костной мозоли включили режим УЭСВ, программу «мышечно-скелетная система». Окрашенные в разные цвета зоны костной мозоли сопоставляли с цветовой шкалой на мониторе, что позволило качественно определить участки различной жесткости. Для количественной оценки жесткости костной мозоли в зону интереса подводили 2 контрольных объема, свободно перемещаемых, и изменяемых, по размерам, количественные показатели жесткости которых, в кПа, отразились на мониторе. Результаты представлены на фиг. 6 - фиг. 7.

При проведении УЗИ с ЦДК и ультразвуковой эластографии сдвиговой волны зоны перелома, выявлено следующее: в зоне перелома жесткость мозоли 56,3 кПа, появились единичные сосуды, интерпозиции нет, что означает начало нормального формирования соединительнотканной мозоли (фиг. 6-фиг. 7). Рекомендовано продолжить иммобилизацию.

Источник информации:

1. Дуглас С. Кац, Кевин Р. Мас, Стюарт А. Гроскин. Секреты рентгенологии / Пер. с англ. - М-СПб.:"Издательство БИНОМ" - "Издательство" Диалект", 2003. - 704 с., ил.

2. Михайлов М.К., Тухбатуллин М.Г. Эхография в диагностике цирроза печени - Москва: МЕДпресс - информ, 2003. - 96 с.

3. Лучевая анатомия человека / Под ред. Т.Н. Трофимовой. - СПб.: Издательский дом СПбМАПО, 2005. - 496 с., ил.

4. Лучевая диагностика: Учебник Т. 1. / под ред. Труфанова Г.Е. - М.: ГЭО-ТАР - Медиа, 2007. - 416 с.: ил.

5. Применение ультразвука в медицине: Физические основы: П75 Пер. с англ. / Под ред. К. Хилла. - М.: Мир, 1989. - 568 с., ил.

6. Зыкин Б.И., Постнова Н.А., Медведев М.Е. Эластография: анатомия метода // - 2012.- №2-3. - С. 107-113.

Способ определения жесткости костной мозоли ультразвуковой эластографией сдвиговой волны, включающий визуализацию области перелома, отличающийся тем, что исследование проводят на ультразвуковых сканерах, снабженных опцией «Эластография сдвиговой волны», с использованием линейных датчиков частотой 2-15 МГц, в В-режиме, и режиме цветового доплеровского картирования (ЦДК), ультразвуковой датчик устанавливают в проекции зоны интереса, проводят активное полипозиционное сканирование, неподвижно фиксирует положение датчика, включают режим ультразвуковой эластографии сдвиговой волны (УЭСВ), программу «мышечно-скелетная система», при этом участки различной жесткости картируются разными цветами, что отражается на цветовой шкале монитора, вращая трекбол подводят в зону интереса один или несколько контрольных объемов, свободно перемещаемых и изменяемых по размерам, при этом на мониторе отображаются количественные показатели жесткости в кПа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицины, а именно к сердечно-сосудистой хирургии. Перед операцией выполняют мультиспиральную компьютерную томографию сердца (МСКТ) с последующим определением типа впадения легочных вен (ЛВ) в левое предсердие (ЛП).

Изобретение относится к медицине, а именно к ультразвуковой диагностике, нефрологии и сосудистой хирургии, и может быть использовано для определения гемодинамически значимого стеноза отводящей вены артериовенозной фистулы для программного гемодиализа.

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, пульмонологии и педиатрии. Предложен способ диагностики бронхообструктивного синдрома путем регистрации дыхательных шумов с помощью электронного стетоскопа в определенных точках, в котором у пациента регистрируют респираторные шумы с помощью электронного стетоскопа в течение 25 секунд, поочередно в трех точках: на передней поверхности шеи над трахеей, на передней поверхности правой части грудной клетки, на поверхности спины справа, с последующим их разбиением на интервалы по 170 мс, обработкой на компьютере с применением для каждого интервала быстрого преобразования Фурье (БПФ), на основе БПФ сигнала получают псевдоспектр в интервале частот от 200 до 2000 Гц; выделяют на псевдоспектре пики, вычисляют площадь фронта каждого полученного пика по следующей формуле: где i - номер пика, pi - площадь фронта i-го пика, Ai(ƒ) - функция псевдоспектра, ƒ - частота сигнала, ƒ0i - частота минимального значения i-го пика, ƒƒi - частота максимального значения i-го пика, затем вычисляют коэффициент хрипов в следующих диапазонах: в точке на передней поверхности шеи над трахеей - от 1200 до 1600 Гц, для точки на передней поверхности правой части грудной клетки - от 600 до 1000 Гц, для точки на поверхности спины справа - от 400 до 800 Гц, при помощи следующих формул: где Kw - коэффициент хрипов, Рmах - сумма квадратов площадей фронтов пиков, входящих в 5% максимальных значений pi, pi mах - площадь фронта пика, входящего в 5% максимальных значений pi, n - количество пиков, входящих в 5% максимальных значений рi, n=0,05N, P - сумма квадратов площадей фронтов всех пиков, N - количество всех пиков, и при значении коэффициента хрипов более 42% диагностируют наличие бронхообструктивного синдрома.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Система и способ диагностической визуализации содержат устройство для проведения обследований молочной железы, содержащее: по меньшей мере одну полусферическую часть, имеющую выпуклую внешнюю поверхность и вогнутую внутреннюю поверхность, определяющую удерживающую камеру для молочной железы; средство надевания указанной полусферической части, выполненное с возможностью размещения по меньшей мере вокруг туловища пользователя для удержания указанной полусферической части на молочной железе; и соединительную трубку, связанную с указанной полусферической частью для приведения удерживающей камеры в сообщение по текучей среде с источником понижения давления, причем указанная полусферическая часть выполнена из эластичного материала с обеспечением возможности ее перехода между состоянием сжатия молочной железы и свободным состоянием молочным железы.

Изобретение относится к области медицины, а именно к педиатрии, кардиологии и ультразвуковой диагностике. Для прогнозирования риска атеросклеротического поражения сосудов у детей проводят оценку толщины комплекса интима-медиа общей сонной артерии с помощью ультразвукового дуплексного сканирования сосудов шеи справа и слева.
Изобретение относится к медицине, а именно к оториноларингологии. Определяют костную проводимость (КП) и воздушную проводимость (ВП), костно-воздушный интервал (КВИ) путем аудиологического обследования каждого уха.

Изобретение относится к медицине, а именно к акушерству, и может быть использовано для прогнозирования спонтанных сверхранних преждевременных родов. При обращении беременных с клиническими признаками угрозы прерывания в сроках гестации от 22 недель до 27 недель 6-ти дней исследуют периферическую венозную кровь путем определения концентрации С-реактивного белка.

Изобретение относится к медицинской технике. Ультразвуковой хирургический инструмент, включающий излучатель ультразвуковых колебаний с концентратором, соединенный с корпусом посредством кольцевой мембраны.
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для хирургического лечения гнойно-воспалительных процессов костных и мягкотканых структур опорно-двигательной системы пациента.

Изобретение относится к медицине, в частности к ультразвуковой эластографической диагностике заболевания печени. Способ стандартизации места проведения измерений в области исследования при проведении ультразвуковой двумерной сдвиговой эластографии печени включает получение изображения и выбор области исследования посредством конвексного ультразвукового датчика в В-режиме, установленного в правой доле печени через одно из межреберий при положении пациента на спине с максимальным отведением правой руки и во время короткой на 4-5 сек задержки дыхания, регулировку диапазона цветовой шкалы упругости при включении режима двумерной эластографии для области исследования, фиксирование эластограммы в области исследования и проведение в области исследования измерений скорости сдвиговой волны или упругости ткани печени, при этом при регулировке суживают диапазон цветовой шкалы упругости до 15 кПа до получения при этом визуального появления на эластограмме в области исследования вертикальных полос, фиксируют указанную эластограмму и проводят измерение максимальной скорости сдвиговой волны или упругости ткани печени на участке вертикальной полосы.

Изобретение относится к медицине, а именно к ультразвуковой диагностике, и может быть использовано для определения формирования костной мозоли ультразвуковой компрессионной эластографией. Осуществляют визуализацию области перелома. При этом исследование проводят на ультразвуковых сканерах, снабженных опцией "Компрессионная эластография", с использованием линейных датчиков частотой 8-16 МГц, в "В" режиме и режиме "компрессионная эластография". Ультразвуковой датчик устанавливают в проекции зоны интереса, проводят активное полипозиционное сканирование, фиксируя положение датчика, включают режим ультразвуковой компрессионной эластографии. При этом участки различной жесткости картируются разными цветами, что отражается на цветовой шкале монитора. Вращая трекбол, подводят в зоны интересов костную ткань и костную мозоль поочередно, один или несколько контрольных объемов, свободно перемещаемых и изменяемых по размерам. При этом на мониторе отображаются количественные показатели коэффициента деформации SR, стремящегося к единице - 1,0, по ходу формирования костной мозоли и нарастания ее жесткости. Способ обеспечивает диагностику формирования костной мозоли применения коэффициента деформации в качестве критерия оценки формирования костной мозоли. 3 ил., 2 пр.
Наверх