СПОСОБ ВИРТУАЛЬНОЙ ЭНДОСКОПИИ ОРБИТЫ Российский патент 2016 года по МПК A61F9/00 

Изобретение относится к медицине, точнее к офтальмологии и, в частности, к виртуальным эндоскопическим методам диагностики при орбитальной патологии.

Патология орбиты представлена большой группой разнообразных заболеваний (более 100 нозологических единиц), большинство из которых имеет сходную клиническую картину, что создает особую сложность при проведении их дифференциальной диагностики. В такой ситуации большое значение имеют методики, позволяющие проводить предоперационную визуализацию мягких тканей орбиты, их дифференциацию и топическую диагностику.

Одной из методик, позволяющих диагностировать патологию орбиты, является методика оптической орбитоэндоскопии, предложенная профессором Линником Л.Ф. в 1994 году. Однако оптическая орбитоэндоскопия является инвазивной методикой и не позволяет провести осмотр всех структур орбиты.

Другим аналогом является спиральная компьютерная томография (СКТ), которая завоевала прочные позиции в диагностике заболеваний орбиты (Патент РФ №2275842 «Способ определения величины смещения глазного яблока»). При спиральной компьютерной томографии, в отличие от просто компьютерной томографии, траектория движения рентгеновской трубки имеет форму спирали. Технология спирального сканирования позволяет повысить разрешающую способность, улучшить качество изображения, значительно сократить время исследования и уменьшить лучевую нагрузку на пациента. Однако полностью оценить патологический очаг орбиты, а также осуществить полноценное планирование оперативного доступа по статичной реконструкции также сложно.

Задача изобретения - создать способ виртуальной эндоскопической диагностики патологии орбиты, при этом расширить возможности постпроцессинговых преобразований при трехмерной визуализации орбиты за счет ручной сегментации близких по плотности структур.

Технический результат - способ позволяет неинвазивно в 3-мерном режиме проводить осмотр всех структур орбиты, оценивать взаимоотношения интраорбитальных структур со всех ракурсов, что, в результате, позволяет хирургу выбрать оптимальную и эффективную тактику хирургического вмешательства.

Указанный технический результат может быть получен, если в способе виртуальной эндоскопической диагностики патологии орбиты, состоящем в создании протокола постпроцессинга с 4D видеозаписью орбитоэндоскопии, для создания которого выполняют спиральную компьютерную томографию лицевого черепа и на основе полученных данных строят 3-мерную модель полости орбиты и отдельно вручную раздельные трехмерные модели интраорбитальных структур: глазного яблока, зрительного нерва, прямых и косых глазодвигательных мышц, опухолей и кист при их наличии, для чего выполняют выделение каждой из этих структур на основании выбора диапазона плотности (в отношении рентгеновских лучей) с дальнейшей ручной коррекцией границ в 2-х проекциях, отсекая при этом ошибочно выбранные по диапазону плотности структуры, далее строят для каждой из них трехмерную модель с цветовым маркированием, после этого встраивают все полученные трехмерные модели в 3-мерную псевдоэндоскопическую модель полости орбиты, при этом степень прозрачности костных структур динамически меняют от 75-100%, и на основе этого выстраивают динамическую модель полости орбиты и интраорбитальных структур в 4D режиме, причем формирование осуществляют в трехмерной полярной системе координат с коническим полем зрения, путем перемещения вершины конуса в 3D модели полости орбиты и за ее пределами с последовательным отображением всех интраорбитальных структур, при этом угол обзора составляет 90°, после чего фиксируют видеоряд на DVD и получают протокол виртуальной орбитоэндоскопии, включающий обзор интраорбитальных структур с ракурсов, расположенных вне орбиты.

Дополнительным признаком является то, что во время регистрации динамической модели, динамически изменяют степень прозрачности не только стенок орбиты, но и интраорбитальных структур, мешающих обзору более глубоко расположенных структур.

Все признаки, изложенные в формуле, являются новыми и существенными:

- создают протокол постпроцессинга с 4D видеозаписью орбитоэндоскопии, для этого:

- выполняют спиральную компьютерную томографию лицевого черепа и на основе полученных данных строят 3-мерную модель полости орбиты,

- отдельно вручную строят раздельные трехмерные модели интраорбитальных структур: глазного яблока, зрительного нерва, прямых и косых глазодвигательных мышц, опухолей и кист при их наличии,

- для чего выполняют выделение каждой из этих структур на основании выбора диапазона плотности (в отношении рентгеновских лучей) с дальнейшей ручной коррекцией границ в 2-х проекциях, отсекая при этом ошибочно выбранные по диапазону плотности структуры,

- далее строят для каждой из них трехмерную модель с цветовым маркированием,

- после этого встраивают все полученные трехмерные модели в 3-мерную псевдоэндоскопическую модель полости орбиты,

- при этом степень прозрачности костных структур динамически меняют от 75-100%,

- и далее на основе этого выстраивают динамическую модель полости орбиты и интраорбитальных структур в 4D режиме,

- причем формирование динамической модели осуществляют в трехмерной полярной системе координат с коническим полем зрения, путем перемещения вершины конуса в 3D модели полости орбиты и за ее пределами с последовательным отображением всех интраорбитальных структур, при этом угол обзора составляет 90°,

- после чего фиксируют видеоряд на DVD и получают протокол виртуальной орбитоэндоскопии, включающий обзор интраорбитальных структур с ракурсов, расположенных вне орбиты.

Между совокупностью существенных признаков и заявляемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.

Данная технология позволяет получить виртуальный протокол осмотра полости орбиты и в предоперационном периоде увидеть на экране монитора орбитальные структуры с возможностью осмотра недоступных другим методам участков орбиты, в любых ракурсах, в том числе с возможностью «поворота» самой орбиты и осмотром задних ее отделов и вершины, что повышает информативность исследования и восприятие увиденного в сравнении с трехмерным моделированием. Визуализация орбитальных структур с четким различием здоровых и пораженных тканей (в цветном диапазоне) позволяет спланировать эффективное хирургическое вмешательство.

Способ осуществляется следующим образом. Выполняется спиральная компьютерная томография лицевого черепа (интересуют орбитальные структуры), нативно, в режиме изотропной реконструкции с 3D моделированием, с сегментацией орбитальных структур и последующей визуализацией результатов в формате видеозаписи или покадровой серии последовательных реконструкций виртуальной орбитоэндоскопии. Протокол сбора данных включал: спиральное сканирование на 64-спиральном компьютерном томографе с коллимацией 64×0,625; время вращения трубки 0,4 сек; питч 0,671; без принудительной дозокоррекции с экспозиционными параметрами 120 кВ, 275 мАс; время сканирования 3,5 сек.; средняя индивидуальная эффективная доза составила 2,15 мЗв. Получены реконструкции серий со сглаживающим фильтром, толщиной и шагом реконструкции 1 мм и с подчеркивающим фильтром, толщиной и шагом реконструкции 0,625 мм.

Постпроцессинг осуществлялся при помощи рабочей станции Extended Brilliance Workspice (PHILIPS). Была построена 3-мерная модель полости орбиты (автоматически) и отдельно вручную раздельные 3-мерные модели интраорбитальных структур: глазного яблока, зрительного нерва, прямых и косых глазодвигательных мышц, опухоли, кист при их наличии. После этого встраивали полученные трехмерные модели интраорбитальных структур в 3-мерную псевдоэндоскопическую модель полости орбиты с помощью виртуальной эндоскопии, то есть формировалась непосредственно виртуальная видеозапись орбитоэндоскопии. При этом использовался угол обзора 90°, как обеспечивающий наименьшее пространственное искажение. Степень прозрачности костных структур во время видеозаписи динамически изменялась в диапазоне 75-100%, что позволяло визуализировать выделенные модели интраорбитальных структур сквозь полупрозрачные стенки орбиты и оценивать их взаимоотношение. Результат записывали на DVD. То есть хирург получал объемную динамическую 3D модель, представляющую собой протокол постпроцессинга с 4D видеозаписью орбитоэндоскопии при полупрозрачных стенках орбиты. Хирург мог просмотреть эту запись вновь и вновь, вернуться, если требуется, к интересующей зоне или ракурсу и исследовать их дополнительно. Визуально оценив положение, размеры и взаимоотношение интраорбитальных структур между собой и стенками орбиты, хирург намечал оптимальную тактику хирургического вмешательства.

ПРИМЕР. Больной Б., 46 лет, направлен в Центр 07.03.2014 г. окулистом поликлиники. Предъявлял жалобы на боли и покраснение левого глаза в течение одной недели.

Из анамнеза: еще в 1997 году была выявлена меланома хориоидеи левого глаза. Тогда же глаз ослеп. В Москве, в МНТК «Микрохирургия глаза» был проведен курс брахитерапии, получена частичная резорбция опухоли. В дальнейшем больной наблюдался там же.

Офтальмологический статус: правый глаз здоров, острота зрения - 0,95; ВГД - 20 мм Hg; ПЗО - 24,13 мм; оптические среды прозрачные, глазное дно без патологии. Левый глаз: острота зрения - 0; ВГД - 54 мм Hg. Положение глаза в орбите правильное, экзофтальма нет, застойная инъекция, роговица отечна, глубина передней камеры 2 мм, выраженный рубеоз радужки, диаметр зрачка 4 мм, реакция на свет отсутствует, хрусталик мутный. Б-сканирование левого глазного яблока: объемное образование под сетчаткой занимает всю полость глаза. Рекомендована спиральная компьютерная томография.

Однако пациент явился только через 2 месяца, после бытовой травмы (04.05.2014 г. удар кулаком по левому глазу). Объективно левый глаз: экзофтальм в 8 мм прямо вперед, ограничение активной подвижности во все стороны. Веки отечны, хемоз, гематокорнеа, тотальная гифема. В этот же день была выполнена СКТ лицевого черепа и на основе полученных данных построена 3-мерная модель полости орбиты левого глаза и отдельно вручную построены раздельные трехмерные модели интраорбитальных структур левого глаза и далее действия осуществляли согласно изобретения. В результате был получен протокол виртуальной эндоскопии левой орбиты, включающий обзор интраорбитальных структур с ракурсов, расположенных вне орбиты. Протокол описания результатов исследования состоял из 43 параметров.

Заключение: «Объемное образование левого глазного яблока 35×42×33 мм с признаками Т ¾ NoMx, с экстраокулярным компонентом толщиной до 12,3 мм, с признаками инфильтрации передних отделов латеральной, верхней прямой и верхней косой глазодвигательных мышц, проксимальных отделов зрительного нерва, частично орбитальной клетчатки и слезной железы». Контур склеры в задней полусфере виден более четко при осмотре ретроградно. Интраокулярный компонент содержит множественные фокальные геморрагические изменения. Отмечаются признаки не полностью консолидированных переломов нижней стенки левой орбиты. Клинический диагноз: рецидив новообразования хориоидеи с продолженным ростом в орбиту T4NoMx, контузия глазного яблока III степени, вторичная глаукома левого глаза. Перелом нижней стенки левой орбиты.

Под эндотрахеальным наркозом 25.05.2014 г. проведена ревизия левой орбиты, которая подтвердила результат виртуальной эндоскопии: выявлен обширный экстрабульбарный компонент опухоли. Согласно протоколу виртуальной орбитоэндоскопии обнаруженный компонент опухоли прилегает дорзально к передним ½ половинам наружной и верхней прямой глазодвигательным мышцам и верхней косой мышце, окружает проксимальный ретробульбарный отдел зрительного нерва. С учетом его расположения выполнена радиохирургическая наднадкостичная экзентерация орбиты с частичным сохранением кожно-мышечного слоя век. Операция была начата с интактного отдела орбиты, что позволило абластично удалить опухоль (интактный отдел определен во время виртуальной эндоскопической диагностики). Удален единым блоком весь опухолевый конгломерат вплоть до вершины орбиты. Давящая повязка. Холодовой гелевый пакет на орбиту.

Вывод: Виртуальный протокол осмотра полости орбиты позволил в предоперационном периоде увидеть на экране монитора орбитальные структуры с возможностью осмотра недоступных другим методам участков орбиты, в любых ракурсах, в том числе с возможностью «поворота» самой орбиты и осмотром задних ее отделов и вершины, что повысило информативность исследования и восприятие увиденного.

В Екатеринбургском Центре заявляемым способом выполнена предоперационная диагностика 6 пациентам. Во всех случаях визуализация орбитальных структур при просмотре 4D видеозаписи с четким различием здоровых и пораженных тканей вооружила хирурга знаниями и позволила спланировать оптимальный вид хирургического вмешательства.

Изобретение относится к медицине, точнее к офтальмологии и, в частности, к виртуальным эндоскопическим методам диагностики при орбитальной патологии. Задача изобретения - создать способ виртуальной эндоскопической диагностики патологии орбиты, при этом расширить возможности постпроцессинговых преобразований при трехмерной визуализации орбиты за счет ручной сегментации близких по плотности структур.

Технический результат - способ позволяет неинвазивно в 3-мерном режиме проводить осмотр всех структур орбиты, оценивать взаимоотношения интраорбитальных структур со всех ракурсов, что, в результате, позволяет хирургу выбрать оптимальную и эффективную тактику хирургического вмешательства.

Указанный технический результат может быть получен, если в способе виртуальной эндоскопической диагностики патологии орбиты, состоящем в создании протокола постпроцессинга с 4D видеозаписью орбитоэндоскопии, для создания которого выполняют спиральную компьютерную томографию лицевого черепа и на основе полученных данных строят 3-мерную модель полости орбиты и отдельно вручную раздельные трехмерные модели интраорбитальных структур: глазного яблока, зрительного нерва, прямых и косых глазодвигательных мышц, опухолей и кист при их наличии, для чего выполняют выделение каждой из этих структур на основании выбора диапазона плотности (в отношении рентгеновских лучей) с дальнейшей ручной коррекцией границ в 2-х проекциях, отсекая при этом ошибочно выбранные по диапазону плотности структуры, далее строят для каждой из них трехмерную модель с цветовым маркированием, после этого встраивают все полученные трехмерные модели в 3-мерную псевдоэндоскопическую модель полости орбиты, при этом степень прозрачности костных структур динамически меняют от 75-100%, и на основе этого выстраивают динамическую модель полости орбиты и интраорбитальных структур в 4D режиме, причем формирование осуществляют в трехмерной полярной системе координат с коническим полем зрения, путем перемещения вершины конуса в 3D модели полости орбиты и за ее пределами с последовательным отображением всех интраорбитальных структур, при этом угол обзора составляет 90°, после чего фиксируют видеоряд на DVD и получают протокол виртуальной орбитоэндоскопии, включающий обзор интраорбитальных структур с ракурсов, расположенных вне орбиты. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ виртуальной эндоскопии орбиты, состоящий в создании протокола постпроцессинга с 4D видеозаписью орбитоэндоскопии, для создания которого выполняют спиральную компьютерную томографию лицевого черепа и на основе полученных данных строят 3-х мерную модель полости орбиты и отдельно вручную раздельные трехмерные модели интраорбитальных структур: глазного яблока, зрительного нерва, прямых и косых глазодвигательных мышц, опухолей и кист при их наличии, для чего выполняют выделение каждой из этих структур на основании выбора диапазона плотности в отношении рентгеновских лучей с дальнейшей ручной коррекцией границ в 2-х проекциях, отсекая при этом ошибочно выбранные по диапазону плотности структуры, далее строят для каждой из них трехмерную модель с цветовым маркированием, после этого встраивают все полученные трехмерные модели в 3-х мерную псевдоэндоскопическую модель полости орбиты, при этом степень прозрачности костных структур динамически меняют от 75-100%, и на основе этого выстраивают динамическую модель полости орбиты и интраорбитальных структур в 4D режиме, причем формирование осуществляют в трехмерной полярной системе координат с коническим полем зрения, путем перемещения вершины конуса в 3D модели полости орбиты и за ее пределами с последовательным отображением всех интраорбитальных структур, при этом угол обзора составляет 90, после чего фиксируют видеоряд на DVD и получают протокол виртуальной орбитоэндоскопии, включающий обзор интраорбитальных структур с ракурсов, расположенных вне орбиты.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время регистрации динамической модели динамически изменяют степень прозрачности не только стенок орбиты, но и интраорбитальных структур, мешающих обзору более глубоко расположенных структур.