СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ДЕФОРМАЦИИ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ Российский патент 2000 года по МПК A61B5/107 A61B5/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к способам визуальной диагностики биомеханических изменений опорно-двигательной системы, и может быть использовано в детской хирургии, ортопедии и реабилитации.

Одним из вариантов патологии хрящевой и соединительной ткани является врожденная деформация грудной клетки. Вопросы, касающиеся ее диагностики и коррекции, имеют длительную историю и достаточный опыт.

Известен рентгенологический способ диагностики деформации грудной клетки, который заключается в том, что пациенту с деформацией грудной клетки проводится рентгенография грудной клетки в двух проекциях. В прямой - оценивается положение сердца, состояние легочной системы, а боковая проекция необходима для выявления степени деформации грудной клетки (Gizycka I., 1962). Недостаток способа - значительная лучевая нагрузка не позволяет проводить детальное обследование и динамическое наблюдение.

Наиболее близким способом к заявляемому является способ компьютерной оптической топографии поверхности тела (Tравматология и ортопедия, 1994 г., N 3, с. 43-51). Этот способ основан на использовании оптической проекции полос и пространственного детектирования фазы для компьютерной обработки первичной информации, что позволяет с высокой точностью и пространственным разрешением определять форму обследуемой поверхности.

Способ компьютерной обработки применяется для бесконтактного исследования деформации позвоночника различных возрастных групп. Пакет программного обеспечения интегрирован для выполнения таких функций, как
- ввод изображений обследуемых пациентов,
- выделение светоотражательных маркеров на исходном изображении,
- пространственное детектирование фазы полос,
- восстановление формы поверхности,
- интерактивный графический анализ формы поверхности,
- построение выходной формы сагиттального анализа,
- построение выходной формы профильного анализа.

Недостаток прототипа состоит в том, что производится графический анализ только задней поверхности тела, а для изучения топографии передней поверхности грудной клетки необходимо ввести дополнительные параметры, такие как выделение новых установочных маркеров, сопоставляя их с анатомическими костными ориентирами; построение профильного анализа на основании горизонтальных сечений на любом уровне
Задача настоящего изобретения состоит в повышении точности и полноты информации, а также ускорении диагностики деформации грудной клетки.

Поставленная задача достигается тем, что выполняют компьютерную топографию передней поверхности грудной клетки при установке пациента спиной к эталонной поверхности, по полученным изображениям горизонтальных профильных срезов поверхности грудной клетки определяют величину грудинно-реберного углубления, и при его величине 175-160^o проводят консервативное лечение, направленное на стабилизацию процесса, а при значениях угла меньше 160^o осуществляют хирургическую коррекцию.

Новизна способа.

1. Выполняем исследование при установке пациента спиной к эталонной поверхности, что обеспечивает определение рельефа передней поверхности грудной клетки.

2. Грудинно-реберное углубление (ГРУ) - костно-хрящевое образование дугообразной формы, состоящее из соединенных между собой реберных хрящей с выемками на латеральных краях тела грудины, образуют угол, состоящий из линий проведенных по касательной к проекционной на профильных срезах с вершиной в самой приближенной точке к эталонной поверхности (фиг. 1a,б; таблицa).

3. Методом скрининг-обследования пациентов определены относительные величины данного угла.

4. Величина 175-160^o является физиологической для грудинно-реберного углубления. Пациенты правильного телосложения. Визуально не определяется анатомических дефектов, требующих хирургической коррекции. В анамнезе нет хронических заболеваний дыхательной и сердечно-сосудистой системы, но данной группе пациентов проводится курс лечебной физкультуры для формирования мышечного каркаса верхнего плечевого пояса.

При величине меньше 160^o имеется деформация грудной клетки, которая определяется не только визуально, а подтверждается еще и данными компьютерной топографии. Учитывая анатомический и косметический дефект, а также наличие в анамнезе хронических заболеваний, показано оперативное лечение деформации грудной клетки.

5. Степень деформации грудной клетки по величине ГРУ не использовалась ранее в диагностике деформации грудной клетки как фактора, определяющего дальнейшую тактику ведения больного.

Изображение поясняется чертежами где:
на фиг. 1а и 1б изображено грудинно-реберное углубление на горизонтальном профильном срезе и формирование угла S1CS2;
на фиг. 2а, 2б, 2в, 2г показан ряд изображений, включающих в себя аксонометрическую и муаровую картину, а также ряд горизонтальных профильных срезов;
на фиг. 3а, 3б, 3в, 3г отмечается деформация грудины на том же графическом изображении передней поверхности, но у пациента с воронкообразной деформацией грудной клетки;
на фиг. 4 отображена схема маркировки передней поверхности грудной клетки.

Сущность способа состоит в следующем. Использование оптического метода проекции полос и пространственного детектирования фазы для компьютерной обработки первичной информации позволяет с высокой точностью и пространственным разрешением определять форму обследуемой поверхности. Для реализации метода проекции полос в системе использована оптическая схема с горизонтальным расположением проектора и ТВ-камеры, т.е. их оптические оси лежат в одной горизонтальной плоскости. Камера и проектор смонтированы на одной стойке, имеющей механизмы для точной юстировки их ориентации в пространстве. С помощью слайдов на обследуемую поверхность и эталонную плоскость проецируется изображение вертикально ориентированных светлых и темных полос. Эталонная плоскость представлена вертикально ориентированным непрозрачным экраном.

Процедура исследования осуществляется следующим образом.

Перед обследованием на передней поверхности грудной клетки определяются анатомически выделяющиеся костные ориентиры, на которые наклеиваются маркеры из светоотражательной пленки размером 3 х 3 мм. Разная степень отражения кожи и маркеров обеспечивает контрастное их изображение на снимке.

Применена следующая схема маркировки передней поверхности грудной клетки (фиг. 4):
верхняя точка на середине яремной вырезки (А);
средняя точка находится в проекции мечевидного отростка (В);
cоединение этих линий образует линию AB (linia stemalis).

Дополнительные маркеры:
на каждое ребро, начиная со 2-го ребра по 6-7 ребра по парастернальной линии с обеих сторон, образуя линии PSs и PSd (linia parasternalis sinistra, dextra).

Установочные маркеры:
выступающая часть подвздошной кости справа - SIASD,
выступающая часть подвздошной кости слева - SIASS.

Полное описание восстановленной передней поверхности грудной клетки возможно в трех видах:
аксонометрической проекции (фиг. 2а, 3а),
в виде муаровой картины передней поверхности груди (фиг. 2б, 3б) препарат кривизны поверхности в любой плоскости среза на разных уровнях (фиг. 2в, 2г, фиг. 3в, 3г).

После обследования строят профили обследуемой поверхности в горизонтальном сечении на любом уровне. Построение данного профиля обеспечивает необходимую информацию и является основным исследованием грудной клетки.

Осуществляется также построение полного графического представления обследуемой поверхности в виде аксонометрической проекции. При этом построение может быть выполнено по выбору с четырех направлений: слева, справа, сверху, снизу. Изображение представлено на фиг. 2а и 3а. Данное представление грудной клетки не столь информативно и является дополнением к визуальной оценке формы грудной клетки. Однако оно является наиболее удобным для восприятия со стороны пациентов и их родителей.

Одним из важных моментов этого способа является возможность динамического наблюдения за пациентом. Это позволит выявить характер и темп нарастания деформации грудной клетки, вовремя внести коррекцию в лечебную тактику и, если необходимо, оптимально спланировать хирургическое вмешательство.

Учитывая, что изменения при деформации грудной клетки преимущественно в горизонтальной плоскости и они совпадают с горизонтальными профильными срезами, которые в точности передают форму грудной клетки, мы остановились в работе на данных срезах как наиболее информативных и несущих нужную информацию. Сечения задаются произвольно на разных уровнях, и после графической обработки выбирается максимально деформированный профиль, по которому делается заключение о степени деформации грудной клетки.

Обработка кривой заключается в поиске максимально приближенной центральной точки (С) - фиг. 1а, 1б - на кривой по отношению к основной плоскости и двух точек (S1, S2), максимально удаленных от плоскости. Центральная находится на грудине, а удаленные по обеим сторонам от нее. Через точку С перпендикулярно к основной плоскости проводится линия (CD). Затем соединяем точки С и S1, C и S2, получаем угол S1-C-S2, в дальнейшем именуемый как грудинно-реберное углубление. Перпендикуляр CD делит ГРУ на два угла, характеризуя степень симметричности грудной клетки. Они одинаковы по величине при симметричной деформации и различны при асимметричной.

Величины ГРУ определяют не только наличие деформации грудной клетки, но и степень, что позволяет дифференцированно подходить к лечебной тактике. Величины ГРУ:
1-я степень---175-160^o,
2-я степень---160-150^o,
3-я степень---150-140^o и меньше.

При деформации грудной клетки 1-й степени (175-160^o) может быть достаточна консервативная тактика ведения пациента, включающая в себя комплекс лечебной физкультуры, массажа и гидротерапии, а при 2-й и 3-й степени деформации показана хирургическая коррекция грудной клетки.

Пример 1. Плотникова А.Ю., 9 лет.

Находилась в отделении детской ортопедии с диагнозом: ушиб грудного отдела позвоночника.

При объективном осмотре - форма грудной клетки правильная, жалоб со стороны родителей и ребенка на форму грудной клетки нет.

Выполнена оптическая топография спины и грудной клетки.

Пациент установлен спиной к эталонной поверхности, произведена съемка грудной клетки. Изучение аксонометрической проекции выявляет не видимую глазом деформацию. Анализ горизонтальных профильных срезов проведенных от рукоятки грудины до мечевидного отростка показывает не только наличие деформации, но и ее выраженность. ГРУ равен 170^o, что соответствует 1-й степени деформации, разница углов, образующих ГРУ, говорит о асимметричности грудной клетки.

На фиг. 2а, 2б, 2в, 2г показан ряд изображений, включающих в себя аксонометрическую и муaровую картину, а также ряд горизонтальных профильных срезов. Полученные данные указывают об отсутствии деформации со стороны грудной клетки у пациента. Следовательно, даже незначительные изменения формы грудной клетки, которые не выявляются при визуальном осмотре, благодаря высокой разрешающей способности метода компьютерной оптической топографии возможно определить. Эта степень деформации хирургической коррекции не требует. Полученные данные позволяют осуществлять динамическое наблюдение за пациентом, а также назначен курс лечебной гимнастики, гидротерапии и тонизирующего массажа, направленных на укрепление мышечного каркаса верхнего плечевого пояса.

Пример 2. Бурлев Д.В., 9 лет.

Находится в отделении детской ортопедии с диагнозом: врожденная воронкообразная деформация грудной клетки, симметричная 3-й степени.

Жалобы на наличие деформации грудной клетки.

Выполнена оптическая топография спины и грудной клетки. Больной установлен спиной к эталонной поверхности, на переднюю грудную клетку фиксированы светоотражающие маркеры согласно приведенной схемы. ГРУ равен 140^o , что соответствует 3-й степени деформации грудной клетки. Опущенный перпендикуляр через вершину угла разделил его на два угла одинаковой величины, что указывает о симметричной деформации.

Заключение: врожденная воронкообразная деформация грудной клетки 3-й степени, симметричная.

На фиг. 3а, 3б, 3в, 3г представлена воронкообразная деформация грудной клетки с величиной ГРУ меньше 160^o.

В данном случае пациенту показано оперативное лечение с целью устранения деформации грудной клетки.

Таким образом, метод оптической топографии позволяет обследовать грудную клетку и представляет возможность сопоставить с патологией позвоночника.

Метод безвреден для пациента, быстро выполним, сохраняет данные для дальнейшего динамического наблюдения.

Компьютерная оптическая топография имеет целый ряд преимуществ перед рентгенологическим методом обследования:
- полная безвредность для пациента и персонала,
- полная автоматизация процесса ввода снимков пациентов и их обработки для получения результатов обследования,
- трехмерный характер результатов, получаемых по одному снимку пациента во фронтальной плоскости,
- высокая скорость обработки, обеспечивающая получение результатов в момент обследования пациентов,
- возможность сохранения результатов обследования в базе данных,
- возможность создания полностью автоматизированного анализа данных и возможность их динамического отслеживания.

Изобретение относится к медицине, а именно к способам визуальной диагностики биомеханических изменений опорно-двигательной системы, и может быть использовано в детской хирургии, ортопедии и реабилитации. Способ обеспечивает повышение точности и полноты информации, а также ускорение диагностики деформации грудной клетки. Выполняют компьютерную топографию передней поверхности грудной клетки при установке пациента спиной к эталонной поверхности. Выявляют анатомически выделяющиеся костные ориентиры, после чего строят профили обследуемой поверхности в горизонтальном сечении и затем графическое представление этой поверхности в виде аксонометрической проекции. По полученным изображениям горизонтальных профильных срезов поверхности грудной клетки определяют величину грудинно-реберного углубления, и при его величине 175-160° определяют 1-ю степень деформации грудной клетки, а при значениях угла меньше 160° - 2-ю и 3-ю степени. 1 табл., 4 ил.

Способ определения степени деформации грудной клетки, включающий выполнение компьютерной оптической топографии поверхности тела, отличающийся тем, что выполняют топографию передней поверхности грудной клетки при установке пациента спиной к эталонной поверхности, выполняют анатомически выделяющиеся костные ориентиры, после чего строят профили обследуемой поверхности в горизонтальном сечении и затем графическое представление этой поверхности в виде аксонометрической проекции, определяют по кривой величину грудинно-реберного углубления и при величине углубления 175 - 160^o определяют 1-ю степень деформации грудной клетки, а при величине менее 160^o - 2 и 3-ю степени.