способ определения степени деформации грудной клетки

Формула изобретения

Способ определения степени деформации грудной клетки в сагиттальной плоскости, включающий выполнение компьютерной оптической топографии поверхности тела, отличающийся тем, что исследуют проекционную линию передней поверхности грудной клетки в сагиттальной плоскости у девочек при формировании вторичных половых признаков, определяют высоту дуги LH, образующуюся при пересечении проекционной линии с осевой, и при величине высоты дуги до 2 мм определяют 1 степень деформации, а при значении высоты дуги до 1 см определяют 2 степень деформации и при значении >1см - 3 степень деформации.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к области медицины, а именно к способам визуальной диагностики биомеханических изменений опорно-двигательной системы, и может быть использован в детской хирургии, ортопедии и реабилитации.

Врожденные патологии занимают все возрастающую роль в проблеме ортопедии детского возраста. Одной из таких патологий являются врожденные деформации грудной клетки. Изучению данной проблемы посвящены множество работ. Они захватывают как тему диагностики, так и оперативного лечения.

Для диагностики деформации грудной клетки применяется рентгенологический способ, который заключается в том, что пациенту 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., Ocena wskazan i metod leczenia operacynjnego leikowatei bleatki pierciowei u dzieci oras analiza uzyskanvch wynikow. - Z. Kirniki chirurgi dziecieceg A.M. w Warsawie, kierownik. Panstw zaki wyd-wo lekarskich, 1962). Недостаток способа - значительная лучевая нагрузка не позволяет проводить детального обследования и динамическое наблюдение.

Известен способ компьютерной оптической топографии поверхности тела (Травматология и ортопедия, 1994 г., 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 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.

- Построение выходной формы сагиттального анализа.

Наиболее близким к заявляемому является способ компьютерной оптической топографии, применяемый для определения степени деформации грудной клетки у детей и подростков. 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 грудино-реберного углубления, и при величине 175-160 гр. проводят консервативное лечение, направленное на стабилизацию процесса, а при значениях угла меньше 160 гр. осуществляют хирургическую коррекцию.

Положительное решение 99100906/14(000783) от 22 марта 2000 г. Название: - Способ определения степени деформации грудной клетки.

Таким образом, получаемая первичная информация с поверхности туловища в виде муаровой картины позволяет изучить обследуемую поверхность, построить аксонометрическую проекцию, провести горизонтальные и вертикальные срезы, изучить поверхность тела в трех сечениях, располагающихся во взаимно перпендикулярных направлениях.

Фиг. 1

За время проведения исследования мы столкнулись с проблемой анатомо-физиологических особенностей, которые появляются с возрастом у девочек-подростков. В период полового созревания гормональный фон ответственен за созревание костей скелета и их рост, увеличение наружных половых органов. Появление и развитие молочных желез обнаруживается у девочек в возрасте 8 лет (Кобозева Н.В., Кузнецова М.Н., Гуркин Ю.А. Гинекология детей и подростков. - Л.: Медицина, 1988.-296 с.). У большинства девочек (45%) увеличение молочных желез отмечалось в возрасте 10 лет. Данная анатомо-физиологическая особенность девочек-подростков представляет определенные трудности в диагностике, и возрастают погрешности при верификации диагноза.

Задача настоящего изобретения состоит в повышении точности и полноты информации, а также возможности обследования всего детского контингента, не различая по полу и возрасту.

Поставленная задача достигается тем, что исследуют проекционную линию в виде кривой, соответствующей физиологическим изгибам передней поверхности грудной клетки в сагиттальной плоскости, у девочек при формировании вторичных половых признаков, определяют высоту дуги LH, образующуюся при пересечении проекционной линии с осевой, и при величине высоты дуги до 2 мм определяют 1 степень деформации, а при значении высоты до 1 см определяют 2 степень, и при значении >1 см - 3-ю степень.

Новизна способа:

1. Используется только изображение в сагиттальной плоскости, которое позволяет определять степень деформации грудной клетки для девочек-подростков.

2. Получение высоты дуги LH в месте пересечения проекционной линии с осевой достоверно говорит о степени деформации грудной клетки у девочек подросткового возраста, так как образующаяся дуга соответствует углублению на грудине, превышающему физиологическую, без вовлечения в исследование грудных желез девочек. Границы дуги или точки пересечения сагиттальной проекции с осевой линией находятся на уровне 3 и 6 ребра, включая в себя тело грудины и мечевидный отросток, и имеют обозначения PSC и PSC1 (проекционная линия - сагиттальная с двумя точками пересечения С и С1). Точка "L" находится на вершине углубления. Опуская перпендикуляр из точки "L" на осевую линию, получаем вторую точку "Н" и высоту дуги LH. Фиг.3б, 3г. Различные величины LH соответствуют трем степеням деформаций, а отсутствие последней характерно для физиологической кривой, отображающей грудную клетку правильного сложения. Визуально не определяется анатомических дефектов, требующих хирургической коррекции. При величине LH от 2 мм и более имеется деформация грудной клетки, которая определяется не только визуально, но и подтверждается данными компьютерной топографии. При наличии деформации 2-й и 3-й степени показано оперативное лечение по устранению последней.

3. Степень деформации грудной клетки по величине LH не использовалась раннее в диагностике врожденных деформаций у девочек старшего возраста, тем более не являлось определяющим в тактике лечения.

Изображение поясняется чертежами где на:

Фиг. 1 изображает поверхность тела в трех плоскостях. Указанными тремя плоскостями пользуются для определения любого отклонения тела от нейтрального положения. При построении трех взаимных плоскостей исходят из положения центра тяжести, лежащего на уровне второго крестцового позвонка. Через центр тяжести при вертикальном положении тела проводится первая плоскость в горизонтальном направлении - основная поперечная плоскость. Под прямым углом к ней располагается вторая - основная сагиттальная плоскость, разделяющая тело на симметричные половины: правую и левую. Третья плоскость проходит под прямым углом к первым двум: она делит тело на асимметричные половины: переднюю и заднюю. Эта плоскость называется основной фронтальной плоскостью. Три основные плоскости пересекаются по линиям, образующим систему трех координат - х, у, z, началом которой является центр тяжести тела.

Фиг. 2а, 2б изображают проекционная линия в сагиттальной плоскости и аксонометрическая проекция правильной грудной клетки у девочки подросткового возраста. На изображении в сагиттальной плоскости отмечены точки PSC и PSC1, а также высота LH.

Фиг.3а, 3б, 3в, 3г показывают ряд изображений с формированием дуги PSC и PSC1, при пересечении сагиттальной проекции осевой линии в месте наибольшего углубления грудины, а также линия LH, образующиеся при опускании перпендикуляра из вершины дуги на осевую линию, и аксонометрическая версия данного изображения, выполненные до и после оперативного лечения.

Фиг.4 отображает схему маркировки осевой линии (АВ)

Фиг.5 - проекционная линия пересекает осевую с формированием дуги и высотой LH больше 1 см, что выражает 3-ю степень деформации грудной клетки у девочек- подростков.

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 у девочек, начиная с периода их полового созревания, а именно при появлении и развитии молочных желез. 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, которые фиксируются маркерами из светоотражательной пленки. 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).

- Соединение этих линий образует осевую линию АВ.

Полное описание восстановленной передней поверхности грудной клетки у девочек подросткового возраста возможно в двух видах:

- аксонометрической проекции фиг.2а, 3а, 3в;

- в виде сагиттальной проекции передней поверхности тела фиг.2б, 3б, 3г.

После обследования строится сагиттальный профиль обследуемой поверхности. Построение данного профиля обеспечивает необходимую информацию и является основным исследованием грудной клетки у девочек старшего возраста. Проекционная линия передней поверхности грудной клетки в сагиттальной плоскости (в последующем сагиттальная проекция) формирует изгибы различной высоты по соотношению к осевой линии. В производной сагиттальной проекции не задействованы грудные железы девочек-подростков.

Методом скрининг-обследования девочек подросткового возраста определены показатели высоты дуги, приведенные в таблице в конце описания.

Изгибы сагиттальной проекции, находящиеся выше осевой линии, повторяют физиологические изгибы передней поверхности грудной клетки и отражают правильную форму последней. Фиг.2б.

Величины высоты дуги LH определяют не только наличие деформации грудной клетки у девочек-подростков, но и степень, что позволяет дифференцированно подходить к лечебной тактике.

Высота дуги.

- 1 степень - LH до 2 мм. Фиг.3г.

- 2 степень LH - до 1 см. Фиг.3б.

- 3 степень LH>1 см. Фиг.5.

При 1 степени деформации, сагиттальная проекция соприкасается с осевой линией, или пересекает ее с образованием дуги PSC-PSC1 и высотой LH до 2 мм. Фиг.3г.

Наличие 1 степени деформации грудной клетки определяет динамическое наблюдение за пациентками, применение курса консервативного лечения, направленного на стабилизацию процесса и укрепление мышечного каркаса грудной клетки.

При 2 степени деформации грудной клетки у девочек старшего возраста, сагиттальная проекция образует дугу с высотой LH до 1 см. Фиг.3б. Наличие косметического и прежде всего анатомического дефекта, обуславливающее возможность частых простудных заболеваний и отклонение показателей сердечно-сосудистой системы, предполагает оперативное лечение деформации грудной клетки.

При 3 степени деформации грудной клетки, когда показатель высоты дуги LH больше 1 см, отмечаются выраженные изменения со стороны грудины и несут за собой изменения не только анатомические, но и изменения функциональных показателей сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Коррекция данного патологического состояния возможна только хирургическим вмешательством.

При изучении топографии передней поверхности тела возможно 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, 3а и 3в. 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.

Еще одним важным моментом данного способа является возможность динамического наблюдения за пациентом. Это позволяет выявить характер и темп нарастания деформации грудной клетки, вовремя внести коррекцию в лечебную тактику и, если необходимо, оптимально спланировать хирургическое вмешательство.

Учитывая анатомо-физиологические особенности, женского строения тела для нас важным моментом является изучение сагиттальной проекции и ее соотношение с осевой линией.

Данный способ диагностики позволяет определять физиологические изгибы в сагиттальной плоскости и начальные формы деформации, а также проводить обследование различных групп пациентов, не опуская из исследования девочек старшего возраста.

Пример 1. Березина С.Г. 11 лет.

Находилась в детском ортопедическом отделении с диагнозом: Остеохондропатия грудного отдела позвоночника. Болевой синдром.

При объективном осмотре отмечается правильная форма грудной клетки и возрастное развитие вторичных половых признаков. Выполнена оптическая топография спины и грудной клетки. Учитывая возрастные особенности девочки, развитие грудных желез, проведено изучение сагиттальной проекции. Изгибы сагиттальной линии находятся выше по отношению к осевой и повторяют физиологические, что соответствует правильной форме грудной клетки.

На фиг. 2а, 2б показаны ряд изображений, включающих в себя аксонометрическую картину и сагиттальную проекцию. Полученные данные указывают об отсутствии деформации со стороны грудной клетки у пациентки. Таким образом, данный способ исследования приемлем у девочек-подростков, несет объективную информацию и имеет высокую разрешающую способность.

Пример 2. Ануфриева М.А. 9 лет.

Находится в отделении детской ортопедии с диагнозом: врожденная воронкообразная деформация грудной клетки, симметричная 2 ст.

Жалобы: на наличие деформации грудной клетки.

Выполнена оптическая топография спины и грудной клетки.

Больная установлена спиной к эталонной поверхности, на переднюю грудную клетку фиксированы светоотражающие маркеры согласно приведенной схемы. При получении данных компьютерной обработки, в исследование берется сагиттальная проекция. Изучение сагиттальной проекции показывает высоту дуги LH равной 1 см, что соответствует 2 степени деформации грудины в сагиттальной плоскости - фиг.3б.

Для визуального контроля представлена аксонометрическая проекция данной грудной клетки - фиг.3а.

Заключение: врожденная воронкообразная деформация грудной клетки, симметричная 2 ст.

После проведенного обследования, ребенку выполнена операция - торакопластика, с фиксацией грудины металлической пластиной. Через 1 месяц проведено повторное обследование на оптическом топографе - фиг. 3в, 3г.

Имеется положительная динамика, как клинически, так и по результатам оптической топографии. Высота дуги LH равна 2 мм, что соответствует положительному эффекту от операции. Метод оптической топографии позволяет не только верифицировать диагноз, но и проследить течение заболевания, а также послеоперационную динамику деформации грудной клетки.

Таким образом, метод оптической топографии безвреден для пациента, быстро выполнимый, сохраняет данные для дальнейшего динамического наблюдения. Основная цель динамических наблюдений - это выявить характер изменений грудной клетки у пациентов, чтобы в случае прогрессирования деформации вовремя скорректировать стратегию их лечения, а если необходимо хирургическое вмешательство, то оптимально спланировать его сроки.

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,

- 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.