СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ПОЗВОНОЧНИКА Российский патент 2015 года по МПК A61B5/103 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано в клинической практике и научных исследованиях при определении величины и особенностей патологической деформации позвоночника: для оценок начального и текущего состояния при консервативном лечении, при оценках эффекта коррекции деформации консервативно, например корригирующим корсетом, и после оперативного корригирующего лечения, при разработках программного обеспечения новых технических средств радиологических, оптических и иных способов анализа.

Известен способ диагностики Cobb - Lippmann (Мовшович И.А., Риц И.А. Рентгенодиагностика и принципы лечения сколиоза. - М.: Медицина, 1969), в котором для определения величины деформации позвоночника выделяют на рентгенограмме интересующую дугу, осуществляют построение угла охвата дуги (угла дуги), измеряют его и оценивают деформацию по величине угла в градусах.

Такая мера оценки деформации - искривленности дуги математически ошибочна. Она подменяет истинную меру оценки искривленности -кривизну дуги (Михайловский М.В., Шуц С.А. Еще раз о рентгенологической оценке сколиотической деформации позвоночника. www.spinalsvstems.ru/library/forspecialists/forspecialists_41.html.), измеряемой в единицах длины радиуса дуги минус первой степени. Угол Cobb - это проявление ряда факторов: длины дуги, исследуемой кривизны, особенности положения плоскости дуги относительно плоскости рентгенограммы (РГ) и особенности положения крайних (сопрягаемых) позвонков в дуге на РГ. Он не выделяет величину каждого из компонентов в общей оценке. Ошибка параметра очевидна, так как в поле любого угла можно построить множество концентричных дуг различного радиуса с кривизной от бесконечности до нуля и угол дуги не отражает этих различий. Практически это означает, что, например, дуга S-образной деформации маленького ребенка, включающая четыре позвонка и имеющая угол 35°, и С-образная дуга рослого ребенка, включающая восемь позвонков и имеющая также 35°, должны расцениваться деформацией равной степени патологичности. В действительности первый из описанных случаев кратно тяжелее второго. Также ошибочно оценивать степень патологичности пациента, в функции, исключительно, от угла дуги на фронтальном виде РГ - степень сколиоза. Способ не учитывает фактор положения плоскости дуги относительно фронтальной плоскости туловища. Из практики известно, что, например, угол дуги 50° является почти нормой при кифозе и критичной величиной (IV степень), требующей оперативного лечения, при сколиозе, что указывает на необходимость оценки степени сколиоза, как минимум, по двум параметрам.

Известен способ измерения величины дуги сколиотической деформации посредством расчерчивания рентгенограмм, предложенный Е.А. Абальмасовой (Абальмасова Е.А. I Всероссийский съезд травматологов-ортопедов. - Л., 1966). Величину деформации определяют по сумме углов наклона всех позвонков, составляющих исследуемую дугу. Этот метод позволяет изучить деформацию тел позвонков, величину их наклона, а также прогнозировать увеличение наклона позвонков в процессе прогрессирования и результат проведенного лечения.

Указанный способ не лишен недостатков. Кроме уже отмеченных проблемных факторов, присущих способу Cobb - Lippmann, дополнительно для оценки соотношения между смежными позвонками и пространственного положения каждого позвонка необходимо произвести трудоемкое расчерчивание рентгенограмм, а затем измерить искомые величины, что приводит к накоплению ошибок и появлению различий в результатах, полученных разными исследователями. Отсутствует возможность проводить более точные посегментные измерения деформации позвоночника, характеризовать форму и пространственную ориентацию позвоночника в трех плоскостях и получать автоматизированный развернутый клинический диагноз.

Известен способ диагностики сколиотических деформаций позвоночника (патент РФ №2308221) путем измерения величины дуги деформации, при этом проводят исследование позвоночника с помощью сканера, для описания сколиотической дуги отмечают точки акромиально-ключичных сочленений, передние верхние и задние верхние ости повздошных костей, точки вдоль позвоночника по линии остистых отростков шейного, грудного и поясничного отделов позвоночника, характеризующих форму и пространственную ориентацию позвоночника в трех плоскостях, производят оценку полученных параметров: в сагиттальной плоскости при значениях сагиттального контура менее 20° диагностируют лордосколиоз, более 40° диагностируют кифосколиоз, в горизонтальной плоскости при значениях разворота плечевого пояса и таза менее 5,2° диагностируют неструктуральный сколиоз, более 5,2° - структуральный сколиоз, во фронтальной плоскости при значениях центрального угла более 0° диагностируют сколиоз, менее 5° - субкомпенсированный сколиоз, более 5° - декомпенсированный сколиоз, при отрицательных значениях центрального угла дуги диагностируют правосторонний сколиоз, при положительных - левосторонний сколиоз, при локализации сколиотической дуги от Th1 до Th12 диагностируют грудной сколиоз, при локализации сколиотической дуги от L1 до L5 - поясничный сколиоз, при одной дуге диагностируют C-образный сколиоз, при двух равновеликих дугах - S-образный сколиоз, при преобладании одной дуги над другой диагностируют дугу с противоискривлением, при мобильности сколиотической дуги менее 30% диагностируют ригидный сколиоз, более 30% - мобильный сколиоз, при величине сколиотической дуги от 1° до 10° диагностируют сколиоз 1 степени, от 11° до 25° - сколиоз 2 степени, от 26° до 50° - сколиоз 3 степени, более 50° - сколиоз 4 степени, по полученным параметрам формируют диагноз сколиотических деформаций позвоночника.

Указанный способ также не лишен недостатков. Выводы о геометрических особенностях позвоночника вместе с реберным каркасом, в том числе деформации, делаются на основании особенностей геометрии задней поверхности туловища, что, во-первых, искажает представления о реальном взаимном геометрическом положении элементов скелета, а во-вторых, вносит тем большую ошибку, чем больше мягких тканей и возраст обследуемого пациента. Процесс исследования пациента длителен, так как исследование проводится не только в вертикальном положении, но и в положении максимального сгибания, разгибания, наклонов в стороны и ротации. Для этого способа характерны все недостатки, присущие угловой мере измерения деформации - углу Cobb. Следует еще отметить, что положение грудины пациента относительно стоп и таза остается неопределенным, поэтому оценка величины деформации позвоночника при повторных исследованиях того же пациента включает эффект возможного разворота грудины, а также эффект роста туловища за время между двумя очередными исследованиями.

Задачей изобретения является повышение точности диагностики патологической деформации позвоночника с учетом особенностей текущего состояния туловища.

В заявляемом способе диагностики патологических деформаций позвоночника путем измерения дуги деформации, включающем выделение маркером костных ориентиров, проведение просвечивающего 2-проекционного сканирования и определение величины деформирования позвоночника, предварительно фиксируют положение фронтальной базовой плоскости туловища посредством закрепления на нем меток на левой и правой вершинах передне-верхних остей подвздошных костей и в нижней точке яременной вырезки грудины, а также выделяют метками левое и правое ключично-акромиальные сочленения, после сканирования туловища идентифицируют метки костных ориентиров на аппаратных проекциях фронтального и бокового изображений для учета положения фронтальной базовой плоскости туловища относительно аппаратной фронтальной плоскости и строят приведенные проекции изображения путем переноса аппаратных проекций на базовые плоскости туловища, затем на приведенных проекциях выделяют дуги деформаций, по которым определяют кривизну истинных (3D) дуг позвоночника по формуле $$K=1/{\left[{\left(R_F\right)}^2+{\left(R_L\right)}^2\right]}^{\frac{1}{2}}$$ , [м^-1], где R_F и R_L - усредненные радиусы дуг деформаций на приведенных проекциях позвоночника, и угол наклона α° плоскости истинной (3D) дуги к фронтальной базовой плоскости туловища по формуле $${\alpha }^{\circ }=arctg\left[\left(h_L\right)/\left(h_F\right)\right]$$ , где h_F и h_L - высота усредненных дуг на приведенных проекциях, после чего производят оценку полученных значений: деформацию грудного и грудо-поясничного отделов позвоночника относят к лордосколиозу, если α°=0°-20°, к сколиозу, если α°=21°-45°, к кифосколиозу, если α°=46°-70°, к кифозу, если α°=71°-90°, деформацию поясничного отдела позвоночника относят к лордозу, если α°=(-71°)-(-90°), к лордосколиозу, если α°=(-46°)-(-70°), к кифозу, если α°=(-21°)-(-45°), к кифосколиозу, если α°=0°-(-20°), а степень сколиоза определяют топографически на экспериментально построенных графиках в координатах K-α°, имеющих значимость закрепленного общего правила. Для торсионно деформированного с большой кривизной позвоночника анализ состояния производится фрагментарно - для каждого подвижного сегмента.

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено взаиморасположение аппаратных и приведенных плоскостей, на фиг. 2 и 3 - рентгенограммы позвоночника, соответственно в виде фронтальной и боковой приведенных проекций, на фиг. 4 - двухкоординатный график зависимости K-α° для определения степени патологической деформации позвоночника.

Способ осуществляется следующим образом. Предварительно перед рентгенодиагностикой на передней стороне туловища пациента устанавливают пять рентгеноконтрастных технологических меток, доступных для идентификации на рентгенограммах различных проекций туловища. Две метки устанавливаются на левом и правом ключично-акромиальных сочленениях. Еще две технологические метки устанавливаются на левой и правой вершинах передне-верхних остей подвздошных костей. Пятая технологическая метка устанавливается в нижней точке яременной вырезки грудины. Пациента устанавливают вертикально в камере двух проекционного рентгеновского сканера и производят сканирование. При этом получают изображения позвоночника на фронтальной (FRA) и боковой (LTA) аппаратных проекциях. По собственным аппаратным меткам строят виртуальную горизонтальную аппаратную проекцию (НА) и на ней отмечают положение технологических меток туловища (фиг. 1а). По двум технологическим меткам на левой и правой вершинах передне-верхних остей подвздошных костей определяют положение базовой плоскости туловища, а по двум другим - на ключично-акромиальных сочленениях определяют ось плечевого пояса. Далее на горизонтальной аппаратной проекции (НА) определяют взаимоположение фронтальной базовой и фронтальной аппаратной плоскостей, для чего измеряют угол ω° между фронтальной базовой (FRB) и фронтальной аппаратной плоскостью (FRA), а также определяют взаимоположение тазового и плечевого пояса туловища, измеряя угол γ° между осями тазового и плечевого пояса. После этого на боковой аппаратной проекции (LTA) определяют взаимоположение фронтальной базовой и горизонтальной аппаратной плоскостей (они не обязаны быть взаимно перпендикулярны), для чего на проекции (LTA) определяют положение базовой фронтальной плоскости (FRB) путем построения азимутальной линии по Т.М. нижней точки яременной вырезки грудины и горизонтально усредненной координате двух точек Т.М. тазового пояса и определяют угол наклона построенной азимутальной линии фронтальной базовой плоскости туловища (FRB) к горизонтальной аппаратной плоскости (НА) - угол µ°. После того как положение базовой фронтальной плоскости туловища определено в пространстве аппаратных плоскостей, строят ортогональную к ней боковую базовую плоскость туловища (LTB) - одноименную сагиттальную базовую плоскость, затем с учетом углов µ° и ω° фронтальную (FRA) и боковую (LTA) аппаратные проекции изображения позвоночника (далее, проекции позвоночника) переносят на фронтальную (FRB) и сагиттальную (LTB) базовые плоскости туловища и получают одноименные фронтальную и сагиттальную приведенные проекции позвоночника - FRB и LTB (фиг. 1а, б). Таким образом, исключают неопределенность положения туловища перед аппаратом при первичной и повторной диагностике. На следующем этапе на приведенных проекциях позвоночника производят анализ состояния дуги позвоночника (фиг. 2 и 3), для чего программным образом строят аппроксимации выделенной дуги на фронтальной и сагиттальной проекции путем подбора аппроксимирующей окружности для внешнего контура дуги на каждой проекции, AFR - A′FR и ALT - A′LT, и внутреннего контура дуги каждой проекции, BFR - В′FR, и BLT - В′LT, после чего строят усредненную окружность дуги на каждой проекции и определяют радиус усредненной дуги CFR - С′FR и CLT - С′LT, измеряют высоту усредненной дуги на каждой проекции - h_F и h_L. Рассчитывают следующие параметры, характеризующие состояние дуг: $$K=1/{\left[{\left(R_F\right)}^2+{\left(R_L\right)}^2\right]}^{\frac{1}{2}}$$ , [м^-1], где K - кривизна истинной (в пространстве) усредненной дуги, R_F и R_L - усредненные радиусы дуг на фронтальной и сагиттальной приведенных проекциях, и угол наклона плоскости истинной дуги к фронтальной базовой плоскости туловища по формуле $${\alpha }^{\circ }=arctg\left[\left(h_L\right)/\left(h_F\right)\right]$$ . Тип деформации определяют из условия: деформацию грудного и грудо-поясничного отделов позвоночника относят к лордосколиозу, если α°=0°-20°, к сколиозу, если α°=21°-45°, к кифосколиозу, если α°=46°-70°, к кифозу, если α°=71°-90°, деформацию поясничного отдела позвоночника относят к лордозу, если α°=(-71°)-(-90°), к лордосколиозу, если α°=(-46°)-(-70°), к кифозу, если α°=(-21°)-(-45°), к кифосколиозу, если α°=0°-(-20°), степень сколиоза определяют топографически на экспериментально построенных графиках в координатах K-α°, имеющих значимость закрепленного общего правила (фиг. 4). Для торсионно деформированного с большой (закритичной) кривизной позвоночника анализ состояния производят фрагментарно - для каждого подвижного сегмента. Проводят вышеуказанные действия на приведенных проекциях позвоночника, а общее заключение о состоянии позвоночника выносят на базе экстремальных, усредненных и интегральных оценок группы измерений сегментов дуги.

На приведенных проекциях фрагмента позвоночника пациента N (фиг. 2 и 3) кривизна дуги на фронтальной проекции составляет K_F=7,52 м^-1, (R_F=0,133 м), а кривизна дуги на сагиттальной проекции составляет K_L=2,38 м^-1 (R_L=0,42 м), высота дуги на фронтальной и сагиттальной проекциях соответственно равны 60 мм и 12 мм. Расчетные значения: кривизна (3D) дуги в пространстве K составила 16,4 м^-1, угол наклона плоскости дуги к базовой плоскости α° составил 11,3°. В соответствии с двухкоординатными зависимостями степени патологической деформации позвоночника (фиг. 4) определяют: тип деформации - лордосколиоз, степень деформации - IVc, с высоким значением остаточной торсионной компоненты деформации. Если данный случай представлен одной дугой, то можно констатировать незначительный наклон туловища, а если несколькими, то заключение о наклоне туловища можно выносить только после анализа угла наклона каждой дуги.

Заявляемый способ в сравнении с прототипом обеспечивает объективность и повышение точности оценки патологической деформации позвоночника, так как учитывает геометрические особенности непосредственно костных структур и при анализе состояния дуги учитывает математически обоснованные параметры. Оценка величины деформации свободна от влияния положения туловища относительно аппаратных плоскостей рентгеновского устройства. Использование предлагаемого способа направлено на достижение положительного лечебного эффекта за счет назначения лечения на базе математически и технически обоснованного анализа состояния позвоночника в начальный момент и при динамическом наблюдении.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и предназначено для использования при определении величины и особенностей патологической деформации позвоночника. Предварительно фиксируют положение базовой плоскости туловища посредством закрепления на нем меток на левой и правой вершинах передне-верхних остей подвздошных костей и в нижней точке яременной вырезки грудины, а также выделяют метками левое и правое ключично-акромиальные сочленения. После сканирования туловища идентифицируют метки костных ориентиров на аппаратных проекциях фронтального и бокового изображений и строят приведенные проекции изображения путем переноса аппаратных проекций на базовые плоскости туловища с учетом положения меток относительно аппаратных плоскостей. Затем выделяют дуги деформаций на приведенных проекциях позвоночника, по которым определяют кривизну истинных (3D) дуг позвоночника по формуле $$K=1/{\left[{\left(R_F\right)}^2+{\left(R_L\right)}^2\right]}^{\frac{1}{2}}$$ , [м^-1], где R_F и R_L - усредненные радиусы дуг деформаций на приведенных проекциях позвоночника, и угол наклона α° плоскости истинной (3D) дуги к фронтальной базовой плоскости туловища по формуле: $${\alpha }^{\circ }=arctg\left[\left(h_L\right)/\left(h_F\right)\right]$$ , где h_F и h_L - высота усредненных дуг на приведенных проекциях позвоночника. По результатам измерений производят оценку полученных значений: деформацию грудного и грудо-поясничного отделов позвоночника относят к лордосколиозу, если α°=0°-20°, к сколиозу, если α°=21°-45°, к кифосколиозу, если α°=46°-70°, к кифозу, если α°=71°-90°, деформацию поясничного отдела позвоночника относят к лордозу, если α°=(-71°)-(-90°), к лордосколиозу, если α°=(-46°)-(-70°), к кифозу, если α°=(-21°)-(-45°), к кифосколиозу, если α°=0°-(-20°), а степень сколиоза определяют топографически на экспериментально построенных графиках в координатах K-α°. Для торсионно деформированного с большой кривизной позвоночника анализ состояния производится фрагментарно - для каждого подвижного сегмента, а общее заключение о состоянии позвоночника выносят на базе экстремальных, усредненных и интегральных оценок группы измерений сегментов дуги. Способ позволяет повысить точность оценки патологической деформации позвоночника с учетом особенностей текущего состояния туловища. 4 ил., 1 пр.

Способ диагностики патологических деформаций позвоночника путем измерения величины дуги деформации, включающий выделение маркером костных ориентиров, характеризующих пространственную ориентацию туловища, проведение просвечивающего 2-проекционного сканирования и определение состояния деформирования позвоночника, отличающийся тем, что предварительно фиксируют положение базовой плоскости туловища посредством закрепления на нем меток на левой и правой вершинах передне-верхних остей подвздошных костей и в нижней точке яременной вырезки грудины, а также выделяют метками левое и правое ключично-акромиальные сочленения, после сканирования туловища идентифицируют метки костных ориентиров на аппаратных проекциях фронтального и бокового изображений для учета положения фронтальной базовой плоскости туловища относительно аппаратной фронтальной плоскости и строят приведенные проекции изображения путем переноса аппаратных проекций на базовые плоскости туловища, затем на приведенных проекциях выделяют дуги деформаций, по которым определяют кривизну истинных (3D) дуг позвоночника по формуле где R_F и R_L - усредненные радиусы дуг деформаций на приведенных проекциях позвоночника, и угол наклона α° плоскости истинной (3D) дуги к фронтальной базовой плоскости туловища по формуле α°=arctg[(h_L)/(h_F)], где h_F и h_L - высота усредненных дуг на приведенных проекциях, после чего производят оценку полученных значений: деформацию грудного и грудо-поясничного отделов позвоночника относят к лордосколиозу, если α°=0°-20°, к сколиозу, если α°=21°-45°, к кифосколиозу, если α°=46°-70°, к кифозу, если α°=71°-90°, деформацию поясничного отдела позвоночника относят к лордозу, если α°=(-71°)-(-90°), к лордосколиозу, если α°=(-46°)-(-70°), к кифозу, если α°=(-21°)-(-45°), к кифосколиозу, если α°=0°-(-20°), a степень сколиоза определяют топографически на экспериментально построенных графиках в координатах К-α°, согласно графикам, показанным на фиг. 4, для торсионно деформированного с большой кривизной позвоночника анализ состояния производится фрагментарно - для каждого подвижного сегмента, а общее заключение о состоянии позвоночника выносят на базе экстремальных, усредненных и интегральных оценок группы измерений сегментов дуги.