рентгеновская объемная компьютерная диагностика позвоночника

Формула изобретения

Рентгеновская объемная компьютерная диагностика позвоночника путем проведения рентгеновского томографического облучения пациента в положении лежа на выдвижном столе, перемещающемся перпендикулярно плоскости вращения источников излучения и получения изображения позвоночника для его исследования, при этом изображения отдельных сегментов позвоночника дифференцируют по плотности на основании измерения поглощения рентгеновского луча на костные и хрящевые структуры, отличающаяся тем, что перед укладкой в положение лежа пациента снимают видеокамерой, поворачивая вокруг вертикальной оси, сопоставляют видео- и рентгеновские изображения и последовательно выделяют из изображения поверхности тела изображение скелета, а из скелета - изображение позвоночника с возможностью всестороннего его осмотра, изменяют масштаб изображения с возможностью исследования отдельных сегментов позвоночника под различным углом зрения, меняют плоскость вращения сегмента и всего позвоночника, производят сечения и вырезы изображения как в режиме вращения, так и в статическом режиме обследования внешних и внутренних поверхностей костных структур, тел позвонков и отверстий в них, определяют состояние внутренних объемов костных структур в местах сечений и вырезов, измеряют плотность структур в этих местах по уровню поглощения рентгеновского излучения, после чего изменяют уровень плотности изображения до уровня хрящевых структур и/или мягких тканей и выявляют деформации мягких тканей, окружающих костные структуры, при этом сечения и вырезы проводят в соответствии с правилом наименьших сечений отверстий позвонков, а плоскости сечения располагают параллельно плоскости наблюдения.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области медицины, в частности к способам обследования состояния опорно-двигательного аппарата человека и позвоночных существ с использованием рентгеновского излучения.

Известен способ рентгеновского обследования человека с помощью компьютерного томографа, когда пациента укладывают на выдвижной стол и просвечивают со всех сторон вращающимся излучающим и регистрирующим узлом рентгеновского аппарата, при этом пациента перемещают перпендикулярно плоскости вращения узла рентгеновского аппарата. После этого изображение передают в виде отдельных срезов на пленке или бумаге (Смотри, Ю.М.Овчинников, В.Е.Добротин. Атлас Компьютерная томография при заболеваниях полости носа, околоносовых пазух, носоглотки и уха. Или И.С.Пискунов. Компьютерная томография в диагностике заболеваний полости носа и околоносовых пазух.: КГМУ, Курск, 2002, 190 с. УДК:616.21.616.073.75).

Указанный способ принят в качестве аналога.

Недостатком этого способа является плоское изображение среза, что искажает или усложняет обследование пациента, поэтому пациент должен быть ориентирован в определенном положении, но и при этом возникает искажение формы исследуемого объекта и определение состояния структур позвоночника из-за сложной пространственной конфигурации позвоночника и его элементов.

Известна Компьютерная система и метод получения трехмерного представления объекта, такого как позвоночник, с использованием малого количества данных. Это делается посредством сбора и комбинирования трехмерных данных в форме изображений (сканов) компьютерной томографии (КТ) костей пациента с двухмерными данными, состоящими из разведывательных (пробных) изображений (или проб), которые являются цифровыми двухмерными рентгеновскими изображениями, которые могут производиться КТ сканером (Патент США №5946370 от 31 августа 1999 года. СИСТЕМА И МЕТОД ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ГЕОМЕТРИИ БОЛЬШИХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА С ОГРАНИЧЕНЕМ ДОЗ РАДИАЦИИ).

Указанное решение принято в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является то, что, решая проблему получения трехмерного представления объекта, такого как позвоночник, с использованием малого количества данных, посредством сбора и комбинирования трехмерных данных в форме изображений (сканов) компьютерной томографии (КТ) костей пациента с двухмерными данными, состоящими из разведывательных (пробных) изображений (или проб), которые являются цифровыми двухмерными рентгеновскими изображениями, которые могут производиться КТ сканером, при этом используя минимальное количество информации и, защищая пациента от агрессивного воздействия жесткого излучения, полученное изображение не раскрывает всех особенностей объекта исследования, т.к. прототип ориентирован на получение изображения, а не на анализ полученной информации, проводимой путем манипуляций с полученным изображение, направленной на поиск патологических изменений костных и мягких тканей.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что перед укладкой в положение лежа пациента снимают видеокамерой, поворачивая вокруг вертикальной оси, сопоставляют видео- и рентгеновские изображения и последовательно выделяют из изображения поверхности тела изображение скелета, а из скелета - изображение позвоночника с возможностью всестороннего его осмотра, изменяют масштаб изображения с возможностью исследования отдельных сегментов позвоночника под различным углом зрения, меняют плоскость вращения сегмента и всего позвоночника, производят сечения и вырезы изображения как в режиме вращения, так и в статическом режиме обследования внешних и внутренних поверхностей костных структур, тел позвонков и отверстий в них, определяют состояние внутренних объемов костных структур в местах сечений и вырезов, измеряют плотность структур в этих местах по уровню поглощения рентгеновского излучения, после чего изменяют уровень плотности изображения до уровня хрящевых структур и/или мягких тканей и выявляют деформации мягких тканей, окружающих костные структуры, при этом сечения и вырезы проводит в соответствии с правилом наименьших сечений отверстий позвонком, а плоскости сечения располагают параллельно плоскости наблюдения.

Предлагаемый способ поясняется графическими материалами, где на фигурах представлены следующие изображения.

Фиг.1. Видеоизображения вращения пациента с кифосколиотической деформацией:

а.) вид справа; б.) вид слева по ходу вращения.

Фиг.2. Сопоставление видеоизображения с компьютерным изображением пациента:

а.) вид спереди; б.) вид сзади по ходу вращения.

Фиг.3. Выделение из внешней оболочки тела пациента изображения скелета:

а.) промежуточная фаза выделения скелета из оболочки; б.) вид скелета спереди.

Фиг.4. Выделение позвоночника из скелета по ходу вращения:

а.) вид скелета сзади; б.) удаление ребер с проявлением позвоночника.

Фиг.5. Изображение позвоночника по ходу вращения:

а.) вид сбоку; б.) вид спереди.

Фиг.6. Изображения позвоночника в увеличенном масштабе при вращении:

а.) средняя часть, вид спереди; б.) верхняя часть, вид сзади; в.) нижняя часть, вид

сбоку.

Фиг.7. Изображение костных структур поясничного отдела позвоночника по ходу

вращения:

а.) вид слева; б.) вид справа; в.) вид при вращении в перпендикулярной плоскости.

Фиг.8. Изменение плоскости вращения сегментов позвоночника:

а.,б.,в.) во фронтальной плоскости; г.) под углом к фронтальной плоскости.

Фиг.9. Изменение плоскости вращения шейного отдела позвоночника:

а.) вид слева; б.) вид сзади; в.) вид справа.

Фиг.10. Сечения в различных отделах позвоночника:

а.) шейный отдел, позвонок С2; б.) поясничный отдел, позвонок L5;

в.) подвздошно-крестцовое сочленение.

Фиг.11. Вырезы в поясничном отделе позвоночника:

а.) до середины позвонков T12-L3 и подвздошно-крестцового сочленения; б.) до середины спинно-мозгового канала L4-L5.

Фиг.12. Продольное сечение поясничного отдела позвоночника:

а.) внешний вид слева; б.) сечение до середины спинно-мозгового канала;

Фиг.13. Обследование внешних и внутренних структур тел позвонков:

а.) выявление остеофита; б.) снижение площади межпозвонкового отверстия L5-S1;

в.) выявление деформации грудопоясничного перехода и состояния межпозвонковых отверстий.

Фиг.14. Исследование состояния позвонка L5 и сегмента L5-S1:

а.) вид справа; б.) вид слева.

Фиг.15. Измерение плотности костных структур:

а.) передняя замыкательная пластина; б.) задняя замыкательная пластина; в.) задняя стенка спинно-мозгового канала.

Фиг.16. Исследование хрящевых и/или мягких тканей:

а.) правосторонняя грыжа L3-L4; б.) левосторонние грыжи L3-L4 и L4-L5.

Фиг.17. Определение наименьших сечений отверстий позвонков:

а.) исследование на целом сегменте межпозвоночного сочленения L5-S1; б.) исследование на сегменте с сечением межпозвоночного сочленения L5-S1.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Пациента при подготовке к съемке и перед укладкой на рентгеновский томограф снимают на видеокамеру, поворачивая вокруг вертикальной оси, фиг.1. После этого пациента укладывают на выдвижной стол, проводят рентгеновскую съемку и получают томографические срезы, которые синтезируют в объемное изображение, фиг.2. Сопоставляют видео- и рентгеновские изображения из рентгеновского изображения тела пациента, фиг.3 - выделяют изображение скелета пациента, фиг.4, которое продолжает вращение с возможностью его всестороннего осмотра, фиг.5, (выявляют патологии на уровне костей скелета и их пространственного положения, для определения углов разворота ребер, перекоса крыльев таза и лопаток).

Изменяют масштаб изображения и переходят от общей картины деформации физиологических изгибов позвоночника, фиг.5, к местным искривлениям отдельных участков, фиг.6, 7, при этом, не прекращая его вращение вокруг продольной оси позвоночника под различным углом зрения, меняют плоскость вращения сегмента, фиг.8, и всего позвоночника, фиг.9.

Исследовав внешнее состояние сегментов и всего позвоночника при изменении плоскости вращения, фиг.9, производят сечения и вырезы изображения фиг.10, 11, 12, как в режиме вращения, так и в статическом режиме проводят обследование внешних и внутренних поверхностей костных структур, фиг.13, тел позвонков, фиг.14 и отверстий в них, фиг.8.

Определяют состояние внутренних объемов костных структур в местах сечений и вырезов, фиг.10, 12, измеряют плотность структур в этих местах по уровню поглощения рентгеновского излучения, фиг.15.

Изменяют уровень плотности изображения до уровня хрящевых структур и/или мягких тканей и выявляют деформации мягких тканей, окружающих костные структуры, фиг.16.

Сечения и вырезы проводят в соответствии с правилом наименьших сечений отверстий позвонков фиг.17, а плоскости сечения располагают параллельно плоскости наблюдения, фиг.12.

Вращающееся изображение позвоночника можно останавливать в необходимой для обследования позе или заменить отдельными фотографиями фаз вращения, как на фиг.1-17.

Преимущества предлагаемого способа.

Предлагаемый способ имеет следующие преимущества:

- позволяет обнаруживать патологии, которые не видны на плоских изображениях, как, например, на фиг.13;

- позволяет определять состояния каналов и положение объектов сложной формы под любым углом съемки;

- не требует специальной ориентации пациента при съемке, повышая достоверность полученной информации, не зависит от субъективных факторов при получении рентгеновских изображений.