способ определения пространственного положения морфологических структур цилиндрической формы

Формула изобретения

Способ определения пространственного расположения пересекающихся морфологических структур цилиндрической формы, включающий измерение во фронтальной плоскости изображения, параллельной оси одной из структур, угла пересечения структур и большего и меньшего диаметров другой структуры и вычисление углов пересечения структур в горизонтальной и сагиттальной плоскостях по формулам:

=arcsin D1/D2;

,

где D1 - меньший диаметр структуры;

D2 - больший диаметр структуры;

- угол пересечения структур в горизонтальной плоскости;

- угол пересечения структур в сагиттальной плоскости плоскости;

- угол пересечения структур во фронтальной плоскости плоскости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, в частности к морфологии. Известно, что исходы в хирургии внутренних органов (головной мозг, органы забрюшинного пространства, желчные пути и т.д.) определяются, в первую очередь, точными знаниями пространственной анатомии отдельных морфологических структур органов, на основе которых осуществляются адекватные хирургические манипуляции.

Существуют различные методы исследования пространственного расположения анатомических структур: препарирование с прямой морфометрией, серийная гистотопография с последующей графической реконструкцией, трехмерная гистотопография, рентгенологические методы (двухпроекционная рентгенография, компьютерная томография), магнитнорезонансная томография, ультразвуковое сканирование.

Способ М.Д.Анихановой (Аниханова М.Д. «Детали топографии интрадуоденального и панкреатического отделов общего желчного протока». Вестник хирургии, 1960, № 10, с.30-35) основан на наливке желчного протока целлоидином, с последующим препарированием и измерением углов наклона желчного и панкреатического протоков к вертикали и угла между ними.

Способ His и его модификации (Гуревич Н.Г. «Реконструкция микроскопических объектов по гистологическим срезам» М., «Медицина», 1967, с.7) основан на зарисовке отдельных срезов на прозрачную бумагу с последующим сложением их в стопку и рассматриванием на просвет.

Способ Д.А.Ткаченко (Ткаченко Д.А. «Методика изготовления тотальных коррозионных препаратов из пластмассы бутакрил». Архив анатомии, 1969, № 8, с.77-79) основан на введении в сосуды органа быстротвердеющей пластмассы с последующей коррозией органа в кислотах. Полученный слепок позволяет оценить пространственное расположение сосудов и их ветвей.

О.В.Пронин и М.П.Гвоздев (Пронин О.В., Гвоздев М.П. «К хирургической анатомии желчного протока в норме и патологии». Вестник хирургии, 1964, № 1, с.14-20) наливали внепеченочные желчные пути и панкреатические протоки рентгеноконтрастной массой и производили рентгенографию с измерением углов между анатомическими структурами. P.M.Motta с соавт. (Motta P.M., Macchiarelli G., Notolla S.A., Corsen S. "Histology of the exocrine pancreas" Micro-Res-Tech, 1997, 1-15, 37(5-6) использовали серийные томограммы и компьютерную трехмерную реконструкцию для изучения архитектоники панкреатических протоков. Современные компьютерные технологии, сопряженные с различными видами сканирующих устройств с использованием рентгеновского излучения, ядерно-магнитного резонанса, ультразвука, позволяют получить трехмерное изображение морфологических структур и у живых лиц. J.D.Webber и соавт. (Webber J.D., Foster E., Heiderreich P., La Berge J. et al. "Three dimensionale transabdominale ultrasound identification of aortic plaque" Am-J-Card-Imaging, 1995, № 9, 245-299) с помощью ультразвукового сканирования исследовали структуру атеросклеротических бляшек аорты и их взаимоотношения со стенкой сосуда. E.Mevio и соавт. (Mevio E., Calabro P., Preda L., Di-Maggio E.M. et al. "Spiral computerized tomography with tridimensional reconstruction (spiral 3D CT) in the study of maxillofacial pathologye" Acta-Otorhinolaryngol-Ital., 1995, № 15(6), 443-448) использовали спиральную компьютерную томографию с трехмерной реконструкцией для изучения патологических структур челюстно-лицевой области.

Недостатками вышеуказанных способов, по нашему мнению, являются следующие: 1) значительная трудоемкость, 2) необходимость изготовления значительного количества анатомических, гистологических или томографических срезов, 3) избыточная лучевая нагрузка на больного, техническая сложность и дороговизна исследований.

Наиболее близкой к предлагаемому способу является гистотопография с последующей пространственной реконструкцией. Методика серийной реконструкции по Штрассеру, дающая особенно хорошие результаты для объектов удлиненной формы (нервы, сосуды, протоки) (Туркевич Н.Г. «Реконструкция микроскопических объектов по гистологическим срезам», М.,»Медицина», 1967, с.29-30), заключается в зарисовке с использованием микропроекционного рисовального аппарата на левой половине листа с последующим переносом на правую половину листа по горизонтальным линиям крайних точек зарисовки. Также поступают и с последующими срезами, в результате чего на правой половине листа образуется ряд точек, при соединении которых получается контур органа, рассматриваемого с избранной стороны. При определении взаиморасположения пересекающихся цилиндрических структур реконструкцию необходимо выполнить в трех перпендикулярных проекциях, одна из которых должна быть параллельна одной цилиндрической структуре, и на полученных изображениях произвести измерение углов пересечения.

Недостатками реконструкции по Штрассеру, по нашему мнению, являются значительная трудоемкость, одновременное построение контуров двух структур значительно усложняет работу исследователя, для получения информации о пространственном расположении структур требуется построение дополнительных проекций. Для осуществления способа необходима серия гистологических препаратов со срезов в трех проекциях.

Пространственное положение пересекающихся морфологических структур цилиндрической формы определяется углами их пересечения во фронтальной плоскости (угол ), в сагиттальной плоскости (угол ), в горизонтальной плоскости (угол ).

Новизной настоящего изобретения является определение пространственного расположения двух морфологических структур цилиндрической формы путем математической обработки минимального количества морфометрической информации с одного изображения при условии, что плоскость изображения параллельна одной из структур. Вычисление осуществляют на основе измерения по единственному изображению угла их пересечения во фронтальной плоскости (угол ), параллельной одной из структур, а также большего (D ₂) и меньшего (D₁) диаметров другой структуры, расположенной под углом к плоскости изображения.

Существенное отличие изобретения заключается в том, что вычисляют углы пересечения в горизонтальной плоскости (угол ) и в вертикальной плоскости (угол ) по формулам: угол =arcsin D₁/D₂, угол .

Способ осуществляется следующим образом.

Для определения углов пересечения двух цилиндрических структур на срезе, параллельном одной из структур (Фиг.1, 2), предлагается следующее решение:

Цилиндрические структуры I и II (Фиг.2) располагаются по отношению друг к другу под углами АСВ (угол ), ADB (угол ) и CAD (угол ), при этом плоскость ABD параллельна структуре I. Плоскость АВС соответствует плоскости исследуемого среза и параллельна структуре II. Имеются исходные морфометрические данные: больший (D₁) и меньший (D₂) диаметры одной из рассматриваемых цилиндрических структур, кроме того, на срезе можно измерить угол . Данное изобретение позволяет определить углы и .

Угол определяется путем измерения угла осей рассматриваемых на изображении цилиндрических структур. Угол находится как arcsin D₁/D₂.

Угол находится путем следующих расчетов, используя значения D₁, D₂, угла . Зная угол , обозначим сторону ВС в треугольник DBC=а. Тогда DC=а·tg , a AC=a·cos .

Из треугольника ACD следует, что tg =DC/AC=а·tg / а·cos . Соответственно, угол =arctg (tg / cos ). Учитывая, что =arcsin D₁/D₂, то . Подставляя значение tg в рассматриваемую формулу, получаем конечную формулу для расчета угла .

Таким образом, угол =arcsin D₁/D₂, угол .

Пример использования изобретения: на фронтальной гистотопограмме турецкого седла (Фиг.3) определяются левый зрительный нерв и костный валик (клиновидное возвышение). Гистотопограмма выполнена в плоскости, параллельной костному валику. Зрительный нерв представлен на гистотопограмме в виде овала. Наибольший диаметр зрительного нерва составил 7 мм, а наименьший - 3 мм.

При измерении угла он оказался равен 35°.

Угол =arcsin 3/7=25,34°.

Угол .

Разработанный способ апробирован при гистотопографическом исследовании гистотопограмм 4 надпочечников человека, 2 почек человека, 12 участков внутреннего основания черепа.

Предлагаемый способ позволяет разработать в практической медицине рациональные оперативные доступы к структурам внутреннего основания черепа, оптимальные эндоскопические вмешательства на большом сосочке двенадцатиперстной кишки, ретроперитонеоскопические оперативные вмешательства на сосудах почек и надпочечников. В рентгенологии способ позволяет уменьшить количество рентгеновских снимков для оценки пространственного положения структур цилиндрической формы.