Способ оценки состояния верхних дыхательных путей с использованием цифровых технологий Российский патент 2024 года по МПК A61B6/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и может быть использовано для оценки морфологии органов верхних дыхательных путей. Основной областью применения является стоматология. Области рентгенологии и оториноларингологии могут рассматриваться как дополнительные. Изобретение может быть использовано для диагностики хронической патологии верхних дыхательных путей.

Уровень техники

Затруднение носового дыхания нередко приводит к нарушениям формирования нижнего носового хода, что негативно влияет на размеры верхней челюсти и, соответственно, расположение зубов. Для составления комплексного плана лечения таким пациентам необходимо проводить анализ объема верхних дыхательных путей. Рентгенологические методы оценки в различной степени дают возможность оценить эти структуры, точность и удобство использования зависит от применяемого рентгенологического метода. Наиболее широко применяемым рентгенологическим обследованием в ортодонтической практике является телерентгенография головы (ТРГ).

В прошлом анализ ТРГ проводили на кальке, куда переносились основные точки и ориентиры с ТРГ на экране негатоскопа, что является трудоемким процессом, не лишенным погрешностей вычисления. В настоящее время для анализа ТРГ используют цифровое программное обеспечение (А. И. Яременко, С. А. Карпищенко, Г. А. Хацкевич, Р. А. Фадеев, В. Н. Матина, А. Э. Шахназаров, А. Н. Викторов, С. С. Васильков. Оценка верхних дыхательных путей лучевыми методами диагностики при хронической дыхательной недостаточности. Часть 1-я. Интернет-издание ISSN: 2658-3577 Dental Magazine, 09 января 2017).

Цифровые методы оценки ТРГ подразделяются на цифровые программы с ручным анализом изображения и автоматизированные программы на основе искусственного интеллекта (Çoban G, Öztürk T, Hashimli N, Comparison between cephalometric measurements using digital manual and web-based artificial intelligence cephalometric tracing software. Dental Press J Orthod. 2022 Aug 15;27(4):e222112. doi: 10.1590/2177-6709.27.4.)

Из уровня техники известен способ анализа верхних дыхательных путей с помощью цифровой программы с ручным анализом изображения Dolphin Imaging (Н. А. Евдокимова, С. А. Попов. Анализ объема верхних дыхательных путей у пациентов после аденотомии и форсированного небного расширения, Dental Magazin 10 декабря 2018 Профессиональное стоматологическое интернет-издание ISSN: 2658-35770), а также применение аналогичных цифровых программ, например, OnyxCeph, Orthodont Magic. Указанные программы успешно используются в практике. Однако применение цифровых программ на основе искусственного интеллекта имеет в перспективе большие преимущества с точки зрения удобства, скорости и точности оценки верхних дыхательных путей.

Из уровня техники на момент проведения патентного поиска неизвестны патенты, предлагающие способы трехмерной оценки состояния верхних дыхательных путей с использованием цифровых программ на основе искусственного интеллекта

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание более эффективного с точки зрения скорости и точности способа оценки состояния верхних дыхательных путей посредством нивелирования влияния человеческого фактора при расстановке точек-ориентиров вручную на цифровом изображении, что обеспечивается применением автоматизированной цифровой программы на основе искусственного интеллекта.

Техническим результатом настоящего изобретения является: повышение эффективности, в том числе скорости и точности, диагностики состояния верхних дыхательных путей, оптимизация планирования лечения пациентов с зубочелюстными аномалиями и сопутствующей патологией верхних дыхательных путей, минимизация риска осложнений или рецидивов после ортодонтической или ортодонто-хирургической коррекции, минимизация временных затрат врача стоматолога-ортодонта на расшифровку данных конусно-лучевых компьютерных томограмм (КЛКТ), уменьшает риск врачебных ошибок на этапе планирования лечения, снижению экономических затрат на лечение.

Краткое описание чертежей

Заявленное изобретение иллюстрируется следующими фигурами.

Краткое описание фигур.

Фиг. 1 - цветовая визуализация верхних дыхательных путей, выполненная программой на основе искусственного интеллекта

Фиг. 2 - измерения для оценки состояния верхних дыхательных путей

Фиг. 3 - наложение цветовой визуализации и линейных измерений

Осуществление изобретения

Осуществление указанного способа заключается в автоматизированной оценке состояния верхних дыхательных посредством использования цифровой программы на основе искусственного интеллекта DiagnoCat.

Заявленный способ осуществляется следующим образом, который описан ниже. Данные КЛКТ пациента загружаются в личный кабинет компьютерной программы, которая представлена облачным хранилищем. Далее программа, на основе обученного искусственного интеллекта анализирует КЛКТ данные и формирует рентгенологический отчет о состоянии зубочелюстной системы и верхних дыхательных путей.

Программа автоматически, без расстановки точек-ориентиров вручную, определяет цветовую визуализацию дыхательных путей, определяет значение общего и минимального объема дыхательных путей, значение верхнего (UPW), среднего (MPW) и нижнего (LPW) фарингеального пространства, значение наибольшего сужения дыхательных путей в сагиттальной плоскости (PASmin) и уровень расположения максимального сужения, значение аденоидного индекса (A/N) и его отклонение от нормы с определением степени увеличения аденоидов и степени обструкции носоглотки.

Используются следующие диагностические точки, согласно их анатомическому расположению:

1) Точка А - точка максимальной выпуклости вдоль нижнего края тени аденоида

2) Точка N - точка на задне-верхнем крае твердого неба

3) Точка PNS - задняя носовая ость

4) Точка U - точка на кончике мягкого неба

5) Точка V - пересечение края угла нижней челюсти с корнем языка

В результате получают список рассчитанных по этим точкам линейных параметров, которые позволяют максимально точно поставить диагноз и назначить соответствующий план лечения. По предложенному способу изучают всего 5 параметров, среди которых в известных методиках ни один не фигурирует:

1) PPW (Posterior pharyngeal wall) - линия, очерчивающая заднюю стенку глотки

2) UPW (upper pharyngeal wall)- расстояние от точки PNS на твердом небе до PPW

3) LPW (lower pharyngeal wall) - расстояние от точки V до PPW

4) MPW (middle pharyngeal wall) - расстояние от точки U до PPW

5) PASmin (pharyngeal airway space minimal)- наибольшее сужение дыхательных путей в сагиттальной плоскости

6) Линии B линия -линия, проведенная вдоль прямой части переднего края основания затылка (через сфено-затылочный синдхондроз)

7) Расстояние А - расстояние вдоль линии, проведенной перпендикулярно от точки A до ее точки пересечения с линией B

8) Расстояние N - расстояние вдоль линии, проведенной перпендикулярно от точки N до ее точки пересечения с линией B

9) A/N индекс (adenoid-nasopharyngeal ratio) - соотношение расстояния A к расстоянию N

Алгоритм программы распознает те точки, линейные, угловые параметры на КЛКТ, на которых ее обучали. В алгоритме указаны признаки, отражающие ту или иную патологию. Таким образом, программа на основе искусственного интеллекта, обученная под контролем специалистов, запоминает значения нормы и патологии и далее способна самостоятельно выводить результат, который помогает врачу подтвердить или опровергнуть предварительный диагноз и в итоге поставить точный и обоснованный диагноз, выбрать соответствующую тактику лечения и при необходимости направить пациента к смежным специалистам.

Технология искусственного интеллекта формирует отчет о состоянии верхних дыхательных путей, где с помощью цветовой визуализации отмечены проблемные области и дано описание патологии. Сформированный рентгенологический отчет может быть использован для постановки точного диагноза, документирования клинической ситуации и разработки комплексного плана лечения.

Отчет в программе формируется в течение 5-10 минут. Сам процесс диагностики от момента загрузки КЛКТ изображения в программу до оценки сформированного отчета может занимать 15 - 30 минут в зависимости от опыта врача. Цифровые технологии позволяют провести консультацию пациента, на основе полученных данных, и в дистанционном формате, используя компьютерные 3D-реконструкции элементов зубочелюстной системы и органов верхних дыхательных путей. То есть обсуждение плана лечения можно провести в день диагностики, что позволяет начать лечение как можно раньше.

Примеры реализации изобретения

Клинический пример

В клинику на консультацию к врачу-ортодонту обратилась мама с ребенком 11 лет. Со слов мамы у ребенка есть жалобы на нарушение носового дыхания в ночное время, он в течение дня сидит с открытым ртом, прикусывает нижнюю губу, имеет повышенную утомляемость. Из анамнеза: диагноз аденоиды 1 степени поставлен в 6 лет, оториноларингологом рекомендовано динамическое наблюдение без консервативного и хирургического лечения. Больше к ЛОР-врачу не обращались. Проведен сбор жалоб и анамнеза, осмотр, фотопротокол, получены диагностические модели челюстей и проведена биометрическая диагностика, особое внимание обращено на оценку степени сужения челюстей, их положения относительно друг друга. Поставлен диагноз дистальная окклюзия в боковых отделах, прямая резцовая окклюзия. Пациент направлен на КЛКТ исследование. Вечером этого же дня КЛКТ данные были отправлены врачу и загружены в программу, был сформирован ортодонтический отчет. По данным отчета обнаружено сужение верхних дыхательных путей на уровне носоглотки вследствие обструкции аденоидами и сужение на уровне корня языка и кончика мягкого неба вследствие дистального положения нижней челюсти. Значение минимального объема дыхательных путей min=77,9 mm² положительно коррелирует со значением наибольшего сужения дыхательных путей в сагиттальной плоскости PASmin = 9 мм. По расчетам аденоидного индекса A/N определена 2 рентгенологическая степень увеличения аденоидов. Значение индекса A/N 0.69, при норме до 0.6. Обнаруженная патология является абсолютным показанием для направления пациента к оториноларингологу. Так как проблема нарушенного носового дыхания влияет не только на развитие зубочелюстной системы, стабильность результатов лечения, но и на качество жизни пациента.

Через 5 дней мама с ребенком были приглашены на повторную консультацию с целью обсуждения плана лечения. Со слов мамы отоларингологом был поставлен диагноз аденоиды второй степени, врач назначил интраназальные глюкокортикостероиды (Назонекс) сроком 6 недель с последующим плановым визитом. Далее был выбран оптимальный план лечения для данного пациента: расширение верхней челюсти несъемный аппаратом с последующим выдвижением верхней челюсти при помощи лицевой маски. Данный план лечения подобран индивидуально для данного пациента, чтобы не усугубить обструкцию верхних дыхательных путей на уровне мягкого неба. Если бы был выбран план коррекции патологии прикуса без учета состояния верхних дыхательных путей со смещением нижней челюсти кзади, то это бы увеличило степень обструкции верхних дыхательных путей на уровне мягкого неба, у пациента усугубились бы жалобы со стороны дыхания, что напрямую сказалось бы на качестве жизни пациента.

Таким образом, подтверждена эффективность и клиническая ценность заявленного способа. Особенно актуально использование данного способа у молодых специалистов с небольшим клиническим опытом и отсутствием навыков грамотной и комплексной оценки данных КЛКТ. В результате врач и пациент получает наглядный отчет, где обозначены проблемные зоны, и далее врач составляет план комплексного лечения с привлечением смежных специалистов.

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и может быть использовано для исследования верхних дыхательных путей. Ставят предварительный диагноз. Проводят конусно-лучевую компьютерную томографию (КЛКТ) черепа. Получают цветовую визуализацию верхних дыхательных путей при помощи программы Diagnocat. Определяют значения общего объема дыхательных путей, значение верхнего (UPW), среднего (MPW) и нижнего (LPW) фарингеального пространства, значение наибольшего сужения дыхательных путей в сагиттальной плоскости (PASmin) и уровень расположения максимального сужения. Определяют значение аденоидного индекса (A/N) и его отклонение от нормы с определением степени увеличения аденоидов и степени обструкции носоглотки. По результатам КЛКТ уточняют предварительный диагноз. Направляют пациента к смежным специалистам по показаниям для оказания комплексной медицинской помощи, а также ставят окончательный диагноз и комплексно оценивают морфофункциональное состояние верхних дыхательных путей. Способ обеспечивает оптимизацию планирования лечения пациентов с зубочелюстными аномалиями и сопутствующей патологией верхних дыхательных путей за счет заявленных диагностических показателей. 3 ил., 1 пр.

Способ исследования верхних дыхательных путей, заключающийся в том, что ставят предварительный диагноз, проводят конусно-лучевую компьютерную томографию (КЛКТ) черепа, получают цветовую визуализацию верхних дыхательных путей при помощи программы Diagnocat, определяют значения общего объема дыхательных путей, значение верхнего (UPW), среднего (MPW) и нижнего (LPW) фарингеального пространства, значение наибольшего сужения дыхательных путей в сагиттальной плоскости (PASmin) и уровень расположения максимального сужения, определяют значение аденоидного индекса (A/N) и его отклонение от нормы с определением степени увеличения аденоидов и степени обструкции носоглотки, а также по результатам КЛКТ уточняют предварительный диагноз, направляют пациента к смежным специалистам по показаниям для оказания комплексной медицинской помощи, а также ставят окончательный диагноз и комплексно оценивают морфофункциональное состояние верхних дыхательных путей.