способ определения относительной минеральной плотности костного дистракционного регенерата с применением графических компьютерных программ adobe® photoshop®

Формула изобретения

Способ определения относительной минеральной плотности костного дистракционного регенерата, включающий использование компьютерных программ в обработке цифрового изображения рентгенограммы, отличающийся тем, что цифровое изображение исследуют в программе ADOBE® PHOTOSHOP®, которая автоматически определяет среднюю оптическую плотность (Д) выделенной зоны костного дистракционного регенерата и прилежащих к нему проксимальной и дистальной костных тканей в оптических единицах (о.е.), затем рассчитывают относительную минеральную плотность костного дистракционного регенерата по формуле

2·Др·100/Дп+Дд=Кр(%),

где Др - средняя оптическая плотность регенерата (о.е.);

Дп - средняя оптическая плотность проксимального костного отломка (о.е.);

Дд - средняя оптическая плотность дистального костного отломка (о.е.);

Кр - относительная минеральная плотность костного дистракционного регенерата (%);

в случае Кр, равной 100% и больше - нормальная минеральная плотность костного дистракционного регенерата, если меньше 100% - сниженная минеральная плотность.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии и лучевой диагностике, и предназначено для определения относительной минеральной плотности костного дистракционного регенерата на цифровых изображениях рентгенограмм, выполненных традиционным способом, с применением графических компьютерных программ ADOBE® PHOTOSHOP® (АФ), что позволяет определить оптическую плотность костного дистракционного регенерата, тем самым судить о его «зрелости».

Известен способ оценки минерализации костного регенерата по изображениям рентгенограмм (патент RU 2316255 С2, 10.02.2008). Он является наиболее близким к предлагаемому нами способу, мы приняли его за прототип.

Существенными недостатками вышеуказанного способа являются:

1. Необходимость в использовании специального, дорогостоящего оборудования - аппаратно-программного комплекса «ДиаМорф» (г. Москва, регистрационное удостоверение № 98/219-137 МЗ РФ).

2. Необходимость в использовании специального пакета прикладных программ «ДиаМорф-Cito».

3. Необходимость в использовании для анализа полученных данных дополнительных программ: «Microsoft Exel-97», «AtteStat» Версия 1.0 (свидетельство № 2002611109, РФ, 28.06.2002).

4. Сложность выполнения анализа по данной методике, т.к. требует специального обучения персонала.

5. Невозможность использования в условиях участковых и районных больниц.

6. Требуется продолжительное время для всех расчетов.

Целью предложенного способа является исключение вышеуказанных недостатков, что позволяет на основе цифрового изображения стандартной рентгенограммы с использованием компьютерной программы АФ определить плотность костного дистракционного регенерата, относительно смежной (проксимальной и дистальной) здоровой костной ткани, тем самым выявить степень его «зрелости».

Для достижения медико-технического результата предлагаемый способ определения относительной минеральной плотности костного дистракционного регенерата производят с помощью цифрового фотоаппарата, компьютера с графической программой АФ. Цифровое изображение рентгенограммы костного дистракционного регенерата загружают в компьютер, где в последующем обрабатывают в программе АФ, что позволяет определить оптическую плотность разных участков любого изображения, в данном случае рентгенограммы.

Заявляемый способ иллюстрируется рисунками.

Способ выполняют следующим образом.

С негатоскопа производят снимок на цифровой фотоаппарат рентгенограммы сегмента исследуемой конечности, выполненной в стандартной проекции (Рис. 1). Полученное цифровое изображение загружают в компьютер, на котором установлена программа АФ. Цифровое изображение обрабатывают, выделяют зону костного дистракционного регенерата (Рис. 2), затем открывают в программе АФ. С помощью «мыши» и инструмента «петля» оконтурируют исследуемый фрагмент костного дистракционного регенерата на цифровом изображении, программа автоматически определяет среднюю оптическую плотность (Др) выделенной зоны в оптических единицах (о.е.). Следующим этапом аналогично выделяют проксимальные (Дп) и дистальные (Дд) участки рядом прилежащих фрагментов костных отломков (с заведомо нормальной оптической плотностью) (Рис. 3), где:

1. Выбранная зона костного дистракционного регенерата, средняя оптическая плотность (Др) в выбранной зоне составляет 201 оптическую единицу.

2. Выбранная зона проксимально прилежащей костной ткани, средняя оптическая плотность (Дп) равна 178 оптическим единицам.

3. Выбранная зона дистально прилежащей костной ткани, средняя оптическая плотность (Дд) равна 186 оптическим единицам.

Относительная минеральная плотность костного дистракционного регенерата (Кр) по отношению к прилежащей костной ткани (проксимальной и дистальной) составляет 110%.

Относительная минеральная плотность костного дистракционного регенерата определяется по формуле: 2×Др×100/Дп+Дд=Кр (%),

где Др - средняя оптическая плотность регенерата (о.е.),

Дп - средняя оптическая плотность проксимального костного отломка (о.е.),

Дд - средняя оптическая плотность дистального костного отломка (о.е.),

Кр - относительная минеральная плотность костного дистракционного регенерата (%).

При Кр, равной 100% и выше, - нормальная минеральная плотность костного дистракционного регенерата, менее 100% - сниженная минеральная плотность.

Пример практического применения

Пациент Н., 15 лет, поступил в ЦИТО в отделение детской травматологии с диагнозом: Посттравматическое укорочение правой нижней конечности на 5,0 см. После обследований пациенту проведена операция: удлиняющая остеотомия в/3 костей правой голени, наложение аппарата Илизарова. В послеоперационном периоде на 8-е сутки с момента операции начали проводить дистракцию костных отломков на аппарате Илизарова со скоростью 1 мм в сутки. В динамике на контрольных сроках 1, 2, 3, 4,5 и 5,5 месяцев с момента завершения дистракции проводились рентгенографии удлиняемого сегмента конечности (Рис.4). Для оценки созревания костного дистракционного регенерата проводили исследование цифровых изображений рентгенограмм регенерата для определения относительной минеральной плотности костного дистракционного регенерата с применением графических компьютерных программ ADOBE® PHOTOSHOP®. Получены следующие данные на контрольных сроках:

Цифровые изображения рентгенограмм и протокол исследования наглядно демонстрируют, что костный дистракционный регенерат в динамике постоянно уплотняется, близлежащие костные структуры (проксимальный, дистальный) вначале теряют свою плотность в процессе дистракции, а затем в момент стабилизации постепенно уплотняются. На 5-м месяце плотность регенерата и прилежащих к нему костных структур выравнивается, что свидетельствует о нормальной оссификации костного дистракционного регенерата.

По предложенному способу проводились исследования у 40 оперированных пациентов в возрасте от 10 до 18 лет.

В результате исключены ранее указанные недостатки прототипа и отмечены ряд следующих преимуществ данного метода, а именно:

1. Неинвазивность.

2. Безвредность.

3. Универсальность.

Перечень рисунков

Рис. 1. Необработанное цифровое изображение рентгенограммы.

Рис. 2. Обработанное цифровое изображение зоны исследования.

Рис. 3. Измерение оптической плотности регенерата и прилежащей

костной ткани:

1. Выбранная зона костного дистракционного регенерата.

2. Выбранная зона проксимально прилежащей костной ткани.

3. Выбранная зона дистально прилежащей костной ткани.

Рис. 4. Цифровое изображение рентгенограммы при нормальной оссификации костного дистракционного регенерата в динамике.