Способ неинвазивной клинической прижизненной оценки состояния орбитального имплантата и окружающих его тканей

Способ неинвазивной клинической прижизненной оценки состояния орбитального имплантата и окружающих его тканей

Реферат

Изобретение относится к офтальмологии и предназначено для диагностического контроля параметров имплантатов и окружающих тканей у пациентов с анофтальмом после операции.

Энуклеация или эвисцерация - серьезная пластическая операция, результат которой определит, какую долю в дальнейшей жизни человека будет занимать проблема косметического протезирования.

Для обеспечения пациентам с анофтальмом высокого качества жизни необходимо во время операции удаления глазного яблока использовать орбитальный имплантат адекватного размера для поддержания правильной архитектоники орбитальной полости. Расчет объема орбитального имплантата выполняют с помощью компьютерной томографии орбиты и глазного яблока, складывая объем сегмента глазного яблока пораженного глаза, расположенный в полости орбиты, и объем сегмента здорового глаза вне полости орбиты, вычитая объем стандартного глазного протеза (Филатова И.А., Тишкова А.П., Берая М.З. Изучение параметров орбиты методом компьютерной томографии в эксперименте и клинике. // Сборник работ научно-практической конференции Биомеханика - 2005. - М. - С.172-174//).

Мышцы, которые раньше прикреплялись к глазному яблоку, располагаются по бокам от орбитального имплантата, срастаясь с ним и обеспечивая его подвижность. Орбитальная клетчатка при ее дефиците также частично восполняется за счет моделируемого орбитального имплантата (Филатова И.А. Дисс. ДМН. - М. - 2001. - 355 с.). Таким образом, помещенный во время энуклеации или эвисцерации в полость орбиты имплантат, восполняет утраченный объем и создает благоприятные условия для косметического протезирования, повышая подвижность протеза за счет фиксации глазных мышц к имплантату, что в свою очередь способствует функциональной, косметической и психологической реабилитации пациентов с анофтальмом.

Поскольку глазной протез пациенты с анофтальмом меняют регулярно, мы в течение длительного времени наблюдаем за динамикой состояния конъюнктивальной полости, формы и объема опорно-двигательной культи, состоянием век, размером протеза. Однако о состоянии орбитального имплантата и окружающих его тканей при визуальном осмотре мы судить не можем. Практические офтальмохирурги нуждаются в разработке способа диагностики, позволяющего изучать состояние имплантированного в орбиту материала, динамику его структуры и плотности, пространственное расположение, васкуляризацию и взаимоотношение с окружающими тканями.

Известны различные способы для изучения анатомических особенностей орбиты при анофтальме. Известен способ исследования плотности и изменения структуры материала за счет изучения врастания окружающих тканей и сосудов в толщу имплантата из гидроксиапатита с помощью радиоизотопной диагностики с последующим динамическим сканированием (Ferrone P.J., Dutton J.J. Rate of vascularization of Coralline Hydroxyapatite Ocular Implants. // Ophthalmology 1992. - v.99. - N3. - P.376-379). Однако при использовании данного способа необходимо использовать сложное и дорогостоящее оборудование, необходима специальная подготовка пациента, т.к. способ связан с предварительным введением радиоизотопа в сосудистое русло, а выполнение динамической серии томографических исследований в различных проекциях повышает дозу лучевой нагрузки на пациента. Кроме того, способ имеет значительные ограничения, т.к. применяется только для исследования кораллового гидроксиапатита, что исключает использование данной методики для других имплантатов (силиконового, углеродного, хрящевого и т.д.). Значительно сокращает диагностические возможности способа сканирование только костных тканей за счет тропности радиоизотопа, т.к. в данной ситуации все мягкие ткани орбиты остаются необследованными.

Известен для изучения состояния орбитального имплантата и окружающих его тканей способ компьютерной томографии (Филатова И.А., Тишкова А.П., Берая М.З., Полякова Л.Я., Тхелидзе Н.Р. Компьютерная томография в диагностике и определении тактики лечения у пациентов с посттравматической патологией глаза и орбиты. // Вестник офтальмологии. - 2006. - N1. - С.9-14; Филатова И.А., Тишкова А.П., Берая М.З. Изучение параметров орбиты методом компьютерной томографии в эксперименте и клинике. // Сборник работ научно-практической конференции Биомеханика - 2005. - М. - С.172-174). Эта методика очень информативна и дает широкое представление о состоянии орбитальных тканей: переломах орбиты и смещении отломков, инородных телах орбиты, состоянии глазного яблока, его размерах и расположении, экстраокулярных мышцах, орбитальной клетчатки. Данным способом в отдаленные сроки после энуклеации или эвисцерации с пластикой культи можно оценить расположение и объем как глазного яблока, так и орбитального имплантата, оценить симметричность выстояния глазного протеза и здорового глаза. Недостатком данного способа является то, что точно рассчитать объем орбитального имплантата можно только при использовании имплантата сферической формы, невозможно оценить васкуляризацию имплантата и его подвижность. Кроме того, необходимо использование дорогостоящего оборудования и повышение лучевой нагрузки при исследовании в динамике.

Известен способ исследования - ядерно-магнитный резонанс, который применяется также и для контроля орбитальных имплантатов. С его помощью можно судить о факте и сроках врастания соединительной ткани в толщу имплантата, для чего метод выполняют как с использованием контрастирования, так и без него (De Potter P., Shields C.L., Shields J.A., Flanders A.E., Rao V.M. Role of magnetic resonance imaging in the evaluation of the hydroxyapatite orbital implant. // Ophthalmology. - 1992. - v.99. - P.824-830). Этот способ является очень информативным, так как на ЯМР-граммах четко виден сам имплантат и при наблюдении в динамике регистрируются изменения плотности материала имплантата за счет врастания окружающих тканей. Кроме того, с помощью этого исследования можно судить о состоянии глазных мышц, орбитальной клетчатки и других структур орбитальной зоны.

Способ осуществляют следующим образом. Выполняют ЯМР томографию в горизонтальной и вертикальной проекциях с шагом томографа от 1 до 3 мм, а затем изучают послойные срезы, где исследуют состояние и положение орбитального имплантата, его размеров и плотности, а также состояние окружающих мягких тканей орбиты: орбитальной клетчатки, экстраокулярных мышц, сопутствующих рубцовых изменений. Для исследования врастающей в толщу пористого имплантата фиброваскулярной ткани дополнительно выполняют контрастирование, для чего внутривенно вводят один из известных препаратов, затем вновь выполняют ЯМР томографию по указанным выше параметрам. По наличию контрастированных сосудов в толще имплантата делают заключение о глубине врастания соединительной ткани в поры имплантата.

Недостатками описанного способа является необходимость эксплуатации слишком дорогого оборудования и при исследовании в динамике - повышение лучевой нагрузки на организм. В связи с этим данный способ не может быть использован в широкой практике, а также для динамического контроля за состоянием орбитального имплантата в организме пациента в различные сроки после операции. Кроме того, для определения факта васкуляризации имплантата необходимо дополнительное инвазивное вмешательство - внутривенная инъекция контрастного препарата. Данная манипуляция увеличивает время исследования и ограничивает временной промежуток для возможности визуализации сосудов, но не дает качественной характеристики кровотока. С помощью ЯМР не представляется возможным точно рассчитать объем орбитального имплантата неправильной формы, а также изучить динамику интеграции отдельных фрагментов имплантата в единый конгломерат.

Ближайшим аналогом предлагаемого способа является способ оценки состояния и положения орбитального имплантата с помощью двухмерной эхографии. Он заключается в том, что проводят модифицированную двухмерную эхографию орбитальной зоны. Это позволяет воссоздавать наглядную двухмерную картину, т.е. изображение "сечения" глазного яблока в выбранной плоскости (Филатова И.А., Кодзов М.Б., Катаев М.Г. Способ оценки состояния и положения орбитального имплантата. // RU 2140202, 27.10.99).

При выполнении способа ультразвуковой контроль производят, например, на приборе «Sonomed» A\B-2500. Исследование выполняют с помощью В-метода ультразвуковой эхографии в реальном масштабе времени на частоте ультразвуковых колебаний 7,5 и 10 мГц. Мощность эхосигналов выбирают в зависимости от плотности имплантата и окружающих тканей в диапазоне до 60 дБ. Прибор обеспечивает двухмерную визуализацию имплантата в реальном масштабе времени за счет быстрого перемещения пьезопреобразователя в герметически закрытой камере датчика. Для получения более четкого изображения орбитального имплантата и окружающих орбитальных тканей между датчиком и полостью орбиты помещают баллончик, заполненный прозрачной жидкостью, например физраствором. Баллончик выполнен из пропускающего ультразвук материала. Устанавливают его на область орбиты при закрытых веках или между веками. Эхографический датчик перемещают по баллончику в нужном направлении. Анализ состояния имплантата производят по полученному изображению на экране.

Недостатками данного способа являются получение плоскостного статического изображения, невозможность изучения пространственной структуры орбитального имплантата, подвижности его и васкуляризации, отсутствие четкого изображения окружающих имплантата тканей в вершине орбиты, получение точного объема орбитального имплантата неправильной формы.

Ультразвуковая пространственная цифровая томография является модификацией трехмерной эхографии и применяется для пространственной ультразвуковой диагностики заболеваний глаза и орбиты, т.к. имеет преимущества перед двухмерной эхографией, которая позволяет воссоздавать наглядную двухмерную картину, т.е. изображение "сечения" глазного яблока в выбранной плоскости и, конечно, перед линейным А-методом (Насникова И.Ю., Харлап С.И., Круглова Е.В. Пространственная ультразвуковая диагностика заболеваний глаза и орбиты. \\ М. - Издательство РАМН - 2004 - С.30-62). Однако этот способ исследования не применялся в отношении оценки состояния орбитального имплантата и окружающих его тканей в условиях отсутствия глазного яблока (анофтальма), при котором в отличие от заболевания глазного яблока имеет место другое взаимоотношение между тканями.

Нами была изучена возможность применения ультразвуковой пространственной цифровой томографии для исследования неинвазивного прижизненного состояния анатомических структур орбиты, в том числе орбитального имплантата, топографии и васкуляризации тканей орбиты. Для этого на больных с анофтальмом были разработаны подходы для точной оценки состояния орбитального имплантата и окружающих его тканей.

Задачей предлагаемого способа является разработка способа диагностики, позволяющая изучить состояние имплантированного в орбиту материала, динамику его структуры и плотности, пространственное расположение, васкуляризацию и взаимоотношение его с окружающими тканями.

Техническим результатом предлагаемого способа является возможность оценки пространственной структуры орбитального имплантата, его точного объема, динамики интеграции отдельных фрагментов имплантата в единый конгломерат, а также взаимоотношения имплантата с окружающими тканями, в частности топография расположения глазных мышц в комплексе культя - мышцы, изменение плотности, однородности, васкуляризации имплантата в различные сроки после операции.

Технический результат достигается за счет использования ультразвуковой пространственной цифровой томографии со сканированием орбитального имплантата в разных плоскостях, с выделением для каждой позиции взора характерных для нее ультразвуковых срезов имплантата с наиболее четким изображением, по которым путем виртуальной ротации моделируют имплантат, с вычислением и оценкой среднего показателя объема иплантата, с изучаем на виртуальной модели взаимоотношений имплантата с окружающими его тканями по величине, плотности зоны их контакта, по величине расстояния между ними, по ширине окружающих имплантата тканей и оценкой структуры имплантата по показателям однородности, плотности и наличию в них сосудов.

Краткое описание чертежей: На фиг.1 представлено сканирование имплантата в горизонтальной плоскости; на фиг.2 - сканирование в вертикальной плоскости; на фиг.3 представлено сканирование в диагональной плоскости от верхневнутреннего к нижненаружному углу; на фиг.4 - сканирование имплантата в диагональной плоскости от верхненаружного к нижневнутреннему углу. На всех вышеуказанных фигурах: 1, 2, 3 - выделенные УЗ-срезы с наиболее четким изображением, 4 - смоделированные имплантаты для каждой плоскости сканирования. На фиг.5 представлена трехмерная модель имплантата; на фиг.6 - структура имплантата; на фиг.7 - положение имплантата в склеральном мешке в горизонтальном срезе; фиг.8 - вид структуры имплантата в разных плоскостях; на фиг.9 - эхограмма орбиты в горизонтальной плоскости через 6 месяцев после операции, цветовая карта сосудов в толще имплантата; на фиг.10 показана трехмерная модель имплантата через 6 месяцев после операции; на фиг.11 - децитометрические характеристики разных участков имплантата в ранние сроки после операции; на фиг.12 - трехмерная модель имплантата через 2 месяца после энуклеации.

Способ осуществляется следующим образом: Исследование выполняют на ультразвуковых цифровых диагностических системах общеклинического назначения с режимом объемного сканирования, например на приборе Voluson 730. Над исследуемой орбитой пациента помещают сканирующий датчик таким образом, чтобы плоскость сканирования располагалась в определенном направлении. Способ иллюстрируется на фиг.1-4, где а, b, с - выделенные ультразвуковые срезы имплантата с наиболее четким изображением; d - трехмерная модель имплантата, характерная для этой плоскости, которую получают путем виртуальной ротации с шагом 6-30°. Вначале производят сканирование в горизонтальном направлении (фиг.1), затем перемещают датчик, чтобы плоскость сканирования располагалась в вертикальном направлении (фиг.2). Следующие исследования выполняют помещая сканирующий датчик в диагональных плоскостях - от верхневнутреннего к нижненаружному углу орбиты (фиг.3) и от верхненаружного к нижневнутренему углу орбиты (фиг.4). Томографию производят сначала при взгляде прямо и при максимальных отведениях взора в тех же плоскостях. Всего производят 36 сканирований (в 4 плоскостях по 9 различным направлениям взора: прямо - 1, в вертикальном - 2, горизонтальном - 2, диагональном - 4). Такое количество сканирующих срезов необходимо, так как после удаления глазного яблока и формирования опорно-двигательной культи исследования проводятся в условиях нарушенной архитектоники орбиты, при этом выводится на осмотр крайняя периферия культи, труднодоступная для исследования при взгляде прямо и сканировании только в одной плоскости. Поскольку для каждого пациента моделируется индивидуальный имплантат во время операции, то его форма всегда бывает несколько отличающейся от идеально сферичной или идеально конической формы, соответственно изменениям мягких тканей орбиты. При этом для каждой пространственной позиции выделяют характерный для нее срез имплантата, по которому впоследствии путем виртуальной ротации с шагом 6-30° моделируют объем имплантата (фиг.5) и из всех полученных показателей объемов вычисляют средний. При суммарном анализе сканирующих срезов в различных плоскостях (фиг.6) и при различных отведениях оценивают взаимоотношение имплантата с окружающими его тканями по плотности зоны их контакта, по величине расстояния между ними и по ширине окружающих имплантат тканей. Далее оценивают структуру имплантата по показателям однородности, плотности и наличия сосудов. Динамику прорастания имплантата соединительной тканью анализируют по изменению эхографической плотности материала имплантата, а также по расстоянию между имплантатом и его капсулой (склерой). По показателю однородности распределения плотности материала имплантата судят о динамике интеграции отдельных фрагментов имплантата в единый конгломерат.

Данное исследование выполняют в различные сроки после операции: например, через 2-4, 6, 12, 24 месяцев.

Ультразвуковая пространственная цифровая томография позволяет проводить анализ состояния имплантата и окружающих тканей по полученному изображению на экране в реальном времени. Кроме того, возможно архивирование информации и дальнейшее изучение ее без присутствия пациента.

Представленным способом в динамике обследованы 10 пациентов через 2-24 месяцев после операции удаления глазного яблока.

Проведенные исследования показали, что данный способ является простым в исполнении и достаточно информативным. Информация, полученная с помощью предложенного способа, позволяет оценивать эффективность хирургического лечения и проводить динамические наблюдения за состоянием орбитального имплантата и окружающих его тканей.

Клинические примеры.

1. Больной Б-в, 17 лет. В возрасте 3 месяцев диагностирована врожденная глаукома правого глаза. Перенес 2 антиглаукоматозных операции в возрасте 1,5 и 2,5 года, после непродолжительной компенсации вновь повысилось ВГД, лечился консервативно, без эффекта. При поступлении диагноз: OD - врожденная оперированная абсолютная болящая глаукома, буфтальм, дистрофия роговицы, отслойка сетчатки. OS - здоров. 09.12.2004 г. произведена операция на OD - эвисцерация с резекцией заднего полюса склеры, неврэктомией и пластикой культи углеродным имплантатом карботексим (6 дисков). Через 12 месяцев произведено исследование предложенным способом. Над исследуемой орбитой пациента поместили сканирующий датчик таким образом, чтобы плоскость сканирования располагалась в горизонтальном направлении, затем в вертикальном и диагональных направлениях. Томографию произвели сначала при взгляде прямо и при максимальных отведениях взора в тех же плоскостях (фиг.7-8). Всего - 36 сканирований, путем виртуальной ротации с шагом 9° смоделировали объемный имплантат (фиг.10). Опорно-двигательная культя в вершине мышечной воронки имеет коническую форму, а в переднем отделе - полусферическую, из всех полученных показателей средний объем имплантата - 5,02 см³. На полученной виртуальной модели четко виден правильный контур культи, она имеет однородную структуру и представляет собой единый конгломерат высокой плотности. Между имплантатом и окружающими тканями имеется капсула шириной 1,7 мм, с более высокой плотностью, чем имплантат, и плотно с ним спаяна. На 12 из 36 сканирующих срезов видны новообразованные сосуды различного калибра (фиг.9), проходящие через весь имплантат, что подтверждает врастание фиброваскулярной ткани в толщу имплантата. Культя объемная, однородная, плотная, подвижность практически соответствует подвижности здорового глаза. Рекомендуется контрольное УЗИ-сканирование через 6 месяцев.

2. Больной К-в, 35 лет. В 1992 г. получил травму левого глаза с разрывом оболочек при ударе кулаком, ПХО ран произведено по месту жительства. Глаз длительное время не беспокоил, имелась правильная проекция света. В 2005 г. получил повторную травму - контузию при падении, после чего зрение пропало, глаз резко уменьшился в размере, развилась отслойка сетчатки и хронический увеит. 28.07.2005 г. произведена операция на OS - энуклеация с пластикой культи углеродным имплантатом Карботекстим (5 дисков). Через 4 месяца после операции произведено обследование предложенным способом. Над исследуемой орбитой пациента поместили сканирующий датчик таким образом, чтобы плоскость сканирования располагалась в горизонтальном направлении, затем в вертикальном и диагональных направлениях. Томографию произвели сначала при взгляде прямо и при максимальных отведениях взора в тех же плоскостях. Всего - 36 сканирований, путем виртуальной ротации с шагом 15° смоделировали объемный имплантат (фиг.12). Опорно-двигательная культя имеет неправильную форму: в вершине мышечной воронки - близкую к конической с выраженными бороздками от глазных мышц, а в переднем отделе - уплощенную. Выявлена неоднородность культи (фиг.11), капсула вокруг имплантата отсутствует. Из всех полученных показателей объемов вычислили средний объем имплантата - 4,22 см³. На полученной виртуальной модели видна неровная структура поверхности культи, имплантат не представляет собой единый конгломерат, а состоит из нескольких фрагментов разной плотности, что свидетельствует о том, что еще не произошло интеграции отдельных дисков, из которых выполнен имплантат. Контур культи неправильный. На всех сканирующих срезах новообразованных сосудов не обнаружено. Культя объемная, заживляющий процесс протекает нормально, подвижность хорошая. Рекомендуется контрольное УЗИ-сканирование через 2-4 месяца.

Данный способ является гораздо проще и доступнее, чем радиоизотопная диагностика, ЯМР и компьютерная томография. Кроме того, каждый из вышеперечисленных способов дает нам одну или несколько характеристик имплантата, а способ трехмерной модифицированной эхографии позволяет получить оценку пространственной структуры орбитального имплантата, его точного объема, динамики интеграции отдельных фрагментов имплантата в единый конгломерат, васкуляризации (ее степени и топографии), подвижности, топографии расположения глазных мышц в комплексе культя - мышцы, взаимоотношения имплантата с окружающими тканями в различные сроки после операции. Способ не требует сложного оборудования, специальной подготовки пациента и не вызывает отрицательного влияния на организм пациента. Врач сам устанавливает датчик в необходимом для него направлении, при необходимости изображение можно сохранять в компьютерном архиве и затем изучать на экране без обязательного присутствия пациента.

Таким образом, использование вышеописанного способа позволяет проводить неинвазивную клиническую диагностику орбитального имплантата и других параметров орбиты. С помощью ультразвуковой пространственной цифровой томографии мы имеем информацию о пространственной структуре орбитального имплантата, его объеме, размерах, плотности (однородности структуры материала), васкуляризации (ее степени и топографии), подвижности, взаимоотношении имплантата с окружающими тканями.

Способ неинвазивной клинической прижизненной оценки состояния орбитального имплантата и окружающих его тканей, отличающийся тем, что оценку проводят с помощью ультразвуковой пространственной цифровой томографии, при этом размещают плоскость сканирования в горизонтальном, вертикальном и диагональных направлениях, томографию производят в этих плоскостях при следующих позициях взора: при взгляде прямо и при максимальных отведениях в тех же плоскостях сканирования, затем для каждой позиции взора выделяют ультразвуковые срезы имплантата с наиболее четким изображением, по выделенным изображениям для каждой плоскости сканирования путем виртуальной ротации с шагом 6-30° моделируют имплантат и определяют значения объемов на каждом срезе, из всех полученных значений объемов вычисляют и оценивают среднее, затем по полученным моделям оценивают взаимоотношение имплантата с окружающими его тканями по величине, плотности зоны их контакта, по величине расстояния между ними, по ширине окружающих имплантат тканей, а структуру имплантата - по показателям однородности, плотности и наличию сосудов.