Способ оценки деформации позвоночника с использованием компьютерного комплекса "3d-сканер"

Способ оценки деформации позвоночника с использованием компьютерного комплекса "3d-сканер"

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицине, а именно находится на стыке двух специальностей травматологии и ортопедии и восстановительной медицины.

В настоящее время все большее внимание привлекают способы оценки и регистрации параметров деформации позвоночника без лучевой нагрузки. Использование объективных количественных величин необходимо для прогнозирования течения деформации, выявления локальных патологических процессов, коррекции лечения, а также для возможности независимого воспроизведения тех же параметров различными исследователями с исключением фактора субъективности при обследовании пациента и оценке результатов лечения. Компьютерный анализ деформации тела человека находит широкое применение в функциональной диагностике нарушений структуры опорно-двигательного аппарата («Многотомное руководство по ортопедии и травматологии» под ред. Н.П.Новаченко; «Ортопедия», том 2, под ред. М.В.Волкова. - М., 1968, с.278-282). Необходимо внедрение в широкую практику инструментальных неинвазивных методов диагностики и мониторинга (Сквознова Т.М. Комплексная коррекция статических деформаций у подростков с дефектами осанки и сколиозами I и II степени. // Автореф. … д.м.н. - М.: 2008. - С.4).

В настоящее время, в практике лечебных медицинских учреждений, применяют «Способ оценки функционального состояния опорно-двигательной системы с использованием аппаратно-программного комплекса «Супер М» - патент RU 2269395 С1, 10.12.2005, и «Способ обследования опорно-двигательной системы в сагиттальной плоскости с использованием топографической фотометрии» - патент RU 2272563 С1, 27.03.2006. Последний является наиболее близким. Он принят за прототип.

Однако этот способ имеет следующие недостатки.

- Неудобство применения из-за необходимости размещать в отдельном специальном затемненном помещении с габаритами не менее 2500×2500×3000 мм (высота×ширина×длина) и соответственно невозможно использовать в многофункциональных или совмещенных помещениях, залах ЛФК.

- Сложность в перемещении аппаратно-программного комплекса, для монтажа-демонтажа требуется специально обученный персонал.

- Необходимость учета противопоказаний перед проведением обследования, проецирование муаровой сетки на экран, у пациента с судорожной готовностью может вызывать головокружение и/или судороги (эпилептические приступы).

- Не дает возможности для полного всестороннего обследования пациента, так как невозможно провести исследование в исходном положении лежа.

Для повышения эффективности реабилитационных мероприятий необходима комплексная всесторонняя оценка состояния позвоночника и способности к самокоррекции с использованием современного реабилитационного оборудования (М.Б.Цыкунов, Б.А.Поляев, О.А.Малахов, Е.Ю.Сергеенко, О.В.Волченкова. Диагностика и коррекция нарушений осанки. - М.: РАСМИРБИ. 2003, с.76-77; Сквознова Т.М. Комплексная коррекция статических деформаций у подростков с дефектами осанки и сколиозами I и II степени. // Автореф. … д.м.н. - М.: 2008. - С.4).

В связи с вышеизложенным, с целью повышения точности оценки деформации позвоночника, предложен «Способ оценки деформации позвоночника с использованием компьютерного комплекса «3D-Сканер».

Заявляемый способ иллюстрируется рисунками, указанными ниже.

Способ осуществляют следующим образом.

При помощи электронно-оптического щупа «3D-Сканера» посредством вычисления его координат по значениям изменений углов сочленений сканера, регистрируют положение ряда костных ориентиров в пространстве. В результате сканирования и программной обработки данных получают трехмерную модель позвоночника, пояса верхних и нижних конечностей, в единой пространственной системе координат с нормированием по положению пациента. Обследование проводят последовательно в 3-х функциональных положениях, а именно: в положении стоя, сидя и лежа (на животе). Вначале, по ряду костных ориентиров, определяют пространственное положение позвоночника, пояса верхних и нижних конечностей стоя, затем исследование проводят в положении сидя, а затем лежа по тому же ряду костных ориентиров. Сопоставление координат ряда костных ориентиров позволяет сравнить три модели положения позвоночника, пояса верхних и нижних конечностей в различных условиях действия гравитационных сил. В положении стоя их действие максимальное, кроме того, на пространственную ориентацию названных костных структур влияет функциональная длина нижних конечностей, в положении сидя этот фактор элиминируют, а в положении лежа устраняют действие гравитационных сил, т.к. центр масс сегментов тела находится примерно на одном уровне и гравитационные силы уравновешены опорной реакцией расположенной в горизонтальной плоскости поверхности, на которой лежит пациент. Последнее необходимо для определения степени коррекции деформации, обусловленной разгрузкой позвоночника. После сравнения этих трех моделей оценивают деформацию позвоночника и формируют заключение.

Ряд костных ориентиров, необходимых для регистрации:

- верхняя задняя подвздошная ость (слева)

- верхняя задняя подвздошная ость (справа)

- верхняя передняя подвздошная ость (слева)

- верхняя передняя подвздошная ость (справа)

- акромиальный отросток лопатки (слева)

- акромиальный отросток лопатки (справа)

- верхняя теменная точка головы

- вершина остистого отростка С2 позвонка

- середина шейного отдела позвоночника

- вершина остистого отростка С7 позвонка

- вершины остистых отростков с Th1 до L5 позвонков

Алгоритм работы:

1. регистрация точек ориентиров

2. программная обработка полученных данных

3. выведение изображения на экран монитора компьютера в табличной форме (рис.1, 3, 5) и графической форме (рисунка трехмерной модели) (рис.2, 4, 6) в единой пространственной системе координат

4. формулирование заключения

5. занесение информации в базу данных

Исходные положения пациента и методики тестирования.

I. ИП - стоя

II. ИП - сидя

III. ИП - лежа на животе

Оценивается асимметрия положения позвоночника, пояса верхних и нижних конечностей в трех плоскостях:

- Фронтальной

- Сагиттальной

- Горизонтальной

Основные оцениваемые диагностические параметры:

- Длина хорды дуги С1-С7

- Длина хорды дуги С7-Th12

- Длина хорды дуги Th12-L

- Угол фронтального отклонения оси позвоночника относительно центральной оси

- Угол сагиттального отклонения оси позвоночника относительно центральной оси

- Угол разворота пояса верхних конечностей в горизонтальной плоскости

- Угол наклона пояса верхних конечностей во фронтальной и сагиттальной плоскостях

- Угол наклона шейного отдела

- Угол наклона грудного отдела

- Угол наклона поясничного отдела

- Угол разворота пояса нижних конечностей в горизонтальной плоскости

- Угол наклона пояса нижних конечностей во фронтальной и сагиттальной плоскостях

Более подробно диагностические параметры, рассчитываемые и количественно оцениваемые компьютерной программой, приведены в таблицах (рис.1, 3, 5).

Оценивается стойкость деформации позвоночника; степень коррекции деформации позвоночника, обусловленная разгрузкой позвоночника; функция паравертебральных мышц, степень сглаживания мышечной асимметрии, подвижность позвоночника в области вершины деформации, степень выравнивания углов наклона в различных плоскостях по отношению к центральной оси, степень выравнивания высоты стояния лопаток и реберного горба, в 3-х функциональных положениях.

Технические характеристики. Состав комплекса:

- Сканер

- Персональный компьютер

- Программное обеспечение в среде WINDOWS

- Изолирующий источник питания

- Рабочее место врача

- Комплект принадлежностей

Результаты. За период с 2008 по 2009 гг. было обследовано 25 пациентов в возрасте от 5 до 18 лет с различными деформациями позвоночника. После анализа протоколов обследования, выполненных в исходных положениях стоя, сидя и лежа (на животе), выявлена: стойкая (ригидная) структурная деформация у 14 пациентов, функциональные нарушения с хорошей способностью к самокоррекции у 8 пациентов; у 3 пациентов - неполная самокоррекция функциональных нарушений.

Таким образом, показаны преимущества предлагаемого «Способа оценки деформации позвоночника с использованием компьютерного комплекса «3D-CKAHEP»», его практическая выполнимость и клиническая полезность.

Перечень рисунков к описанию изобретения

Рис.1. Табличная форма. Пациентка Г., 21 г., диагноз: правосторонний грудной сколиоз 4 степени, исследование в положении стоя.

Рис.2. Графическая форма. Пациентка Г., 21 г., диагноз: правосторонний грудной сколиоз 4 степени, исследование в положении стоя.

Рис.3. Табличная форма. Та же пациентка Г., 21 г., исследование в положении сидя.

Рис.4. Графическая форма. Та же пациентка Г., 21 г., исследование в положении сидя.

Рис.5. Табличная форма. Та же пациентка Г., 21 г., исследование в положении лежа.

Рис.6. Графическая форма. Та же пациентка Г., 21 г., исследование в положении лежа.

Алгоритм формирования заключения

Оценивается стойкость деформации позвоночника; степень коррекции деформации позвоночника, обусловленная осевой разгрузкой позвоночника; функция паравертебральных мышц, степень сглаживания мышечной асимметрии, мобильность позвоночника в области вершины деформации, уменьшение углов наклона в различных плоскостях по отношению к центральной оси, изменение высоты стояния лопаток и выраженности реберного горба, в 3-х функциональных положениях.

Например, см. рис.2, 4, 6.

Вначале оценивается деформация в положении стоя в 3-х плоскостях. Отмечается выявленная стоя деформация: степень асимметрии положения позвоночника от центральной оси, таза, пояса верхних конечностей. В данном случае видно выраженное боковое искривление позвоночника в грудопоясничном отделе с дугой, обращенной вправо, асимметрия таза и пояса верхних конечностей во фронтальной плоскости, уменьшение физиологических изгибов в сагиттальной плоскости, асимметрия пояса верхних конечностей в горизонтальной плоскости.

Затем, по тем же самым параметрам, оценивается деформация позвоночника в положении сидя. В данном случае видно, что деформация не изменяется. Следовательно, можно сделать вывод: длина нижних конечностей влияние на деформацию позвоночника не оказывает.

Следующим этапом, по тем же самым параметрам, оценивается изменение деформации в положении лежа на животе. В этом положении видно выравнивание асимметрии положения таза и пояса верхних конечностей во фронтальной плоскости и горизонтальной плоскости, увеличение сглаженности физиологических изгибов позвоночника и некоторое уменьшение дуги бокового искривления позвоночника во фронтальной плоскости. В положении лежа деформация полностью не корригируется, а устраняется лишь частично.

Из вышеизложенного можно сделать вывод: у пациентки имеется структурная деформация позвоночника с ограниченной возможностью ее коррекции.

Способ оценки деформации позвоночника, включающий компьютерную регистрацию ряда костных ориентиров и создание трехмерной модели позвоночника без лучевой нагрузки, отличающийся тем, что исследование проводят с помощью компьютерного комплекса «3D-Сканер» последовательно в 3-х функциональных положениях: стоя, затем сидя и лежа на животе, при помощи электронно-оптического щупа определяют пространственное положение позвоночника, пояса верхних и нижних конечностей по следующему ряду костных ориентиров: верхняя теменная точка, вершины остистых отростков С2, середины шейного отдела позвоночника С7, Th1-L5 позвонков, акромиальные отростки лопаток, верхняя передняя и задняя подвздошные ости, строят трехмерные модели позвоночника в указанных положениях, формируют заключение о функциональных и/или структурных деформациях позвоночника, сопоставляя координаты ранее указанного ряда костных ориентиров и сравнивая модели положения пояса верхних, нижних конечностей и позвоночника в различных функциональных положениях.