Способ определения торсии шейки бедренной кости
METHOD FOR FEMORAL NECK TORSION DETERMINATION

Изобретение относится к медицине, а именно к оперативной ортопедии и может быть использовано при операциях эндопротезирования тазобедренного сустава для определения торсии шейки бедренной кости перед операцией и торсии шейки бедренного компонента эндопротеза после операции.
Для планирования операции по замене сустава, а также во время самой операции для правильного позиционирования компонентов эндопротеза необходимо точно знать параметры тазобедренного сустава. Одним из таких параметров является торсия шейки бедренной кости. Угол торсии проксимального конца бедра - это угол отклонения шейки бедренной кости от фронтальной плоскости, которая проходит через мыщелки бедренной кости (транскондилярная плоскость) (В.О. Маркс Ортопедическая диагностика (руководство-справочник). - Мн., «Наука и техника». - 1978. - с. 400-404.). В послеоперационном периоде для оценки правильности положения бедренного компонента эндопротеза также требуется определение торсии шейки эндопротеза.
В настоящее время известны следующие способы определения торсии шейки бедренной кости.
Известен способ определения торсии шейки бедренной кости по патенту BY 20125. Способ заключается в том, что у пациента, лежащего на спине, с помощью ультразвукового исследования определяют углы наклона референтных линий оси шейки бедра, касательной к мыщелкам бедра. Для этого к ультразвуковому датчику фиксируют электронный уровень и измеряют углы наклона референтных линий к горизонтальной плоскости. На основании полученных данных определяют угол торсии шейки бедренной кости.
Недостатком данного способа является то, что при развитии коксартроза, посттравматических изменениях шейка бедренной кости может быть покрыта большим количеством оссификатов или быть деформированной, что не позволит точно определить ее контуры с использованием ультразвукового датчика. В этих условиях точность определения торсии шейки бедренной кости данным способом снижается.
Известен способ определения торсии шейки бедренной кости по патенту РФ №2350268. Выполняют фасную рентгенограмму тазобедренных суставов. Через анатомические ориентиры проводят линию перпендикулярно к продольной оси диафиза бедренной кости. Также проводят линию через продольную ось шейки бедренной кости. Измеряют два расстояния, образованных этими линиями и продольной осью шейки бедренной кости, продольной осью диафиза. Вычисляют угол антеторсии по специальной формуле.
Недостатком данного способа является невозможность определения анте- или ретроторсии. При развитии коксартроза шейка бедренной кости может быть покрыта большим количеством оссификатов, которые не позволяют точно определить ее контуры, и, соответственно, ее ось на рентгенограммах. При посттравматических изменениях шейки бедренной кости она может быть деформирована, что также не позволит точно определить ее ось на рентгенограмме. В этих условиях точность определения торсии шейки бедренной кости данным способом снижается. Кроме того, данный способ не позволяет определять величину торсии шейки искусственного сустава, т.е. шейки бедренного компонента эндопротеза после операции.
Известен способ определения торсии шейки бедренной кости по патенту РФ №2493774. Производится КТ исследование таза и бедра. Осуществляют наложение томограмм области центра сферы головки, наиболее широкой части шейки и надмыщелков бедренной кости друг на друга, сопоставляя изображения по линии плоскости стола томографа на томограммах. На совмещенном изображении определяют и проводят оси головки, шейки и проксимального отдела бедренной кости и проводят линию надмыщелков. Измеряют угол, образованный осью проксимального отдела бедренной кости и линией надмыщелков, характеризующий угол торсии проксимального отдела бедренной кости. Недостатком данного способа является значительная лучевая нагрузка на пациента при выполнении КТ исследования.
Наиболее близким из известных способов определения торсии шейки бедренной кости является способ, описанный В.О. Маркс Ортопедическая диагностика (руководство-справочник). - Мн., «Наука и техника». - 1978. - с. 400-404. Способ основан на выполнении двух рентгенограмм. Передене-задний снимок выполняют при нейтральном положении бедер - коленные чашки обращены кпереди, голени больного свешены с края стола. Второй снимок выполняют в положении больного на спине, ноги сгибают в тазобедренном суставе до 90 градусов и отводят на 20 градусов в сторону. Ноги устанавливают на специальную подставку с углом 20 градусов. На первом снимке измеряют угол проекционной инклинации, на втором - проекционную антеторсию. Далее с использованием специальной таблицы по этим двум углам находят истинное значение угла антеторсии.
Недостатками данного способа являются следующие. В случаях развития у больных коксартроза, посттравматических изменениях и, соответственно, различных контрактур сгибание в тазобедренном суставе до 90 градусов невозможно, что ограничивает возможности использование данного способа. Также, при развитии коксартроза, посттравматических изменениях шейка бедренной кости может быть покрыта большим количеством оссификатов, которые не позволяют точно определить ее контуры, и, соответственно, ее ось на рентгенограммах. В этих условиях точность определения торсии шейки бедренной кости данным способом снижается. Кроме того, способ не позволяет определять величину торсии шейки искусственного сустава, т.е. шейки бедренного компонента эндопротеза после операции.
Задача изобретения - повышение точности и упрощение определения торсии шейки бедренной кости.
Для решения поставленной задачи в способе определения торсии шейки бедренной кости, заключающемся в том, что выполняется рентгенологическое исследование в положении пациента на спине со свешенной голенью с края стола, направляя рентгеновский луч на центр головки бедренной кости, дополнительно на голень вдоль ее анатомической оси фиксируется датчик пространственного положения, содержащий МЭМС-систему, связанную беспроводным образом с персональным компьютером, затем бедро устанавливается таким образом, чтобы анатомическая ось бедренной кости была параллельна продольной оси тела, нижняя часть бедра фиксируется в поворотном блоке, прикрепленном к краю стола, для обеспечения возможности поворота бедра вокруг его анатомической оси, голень устанавливается в исходное вертикальное положение согласно данным, переданным в персональный компьютер с датчика пространственного положения, в режиме рентгеноскопии выполняется поворот голени вокруг анатомической оси бедренной кости кнаружи и кнутри, при этом в персональный компьютер из рентгеновского аппарата передаются изображения тазобедренного сустава, а с датчика пространственного положения - значения угла отклонения от исходного положения, из получаемых изображений выбирается то, на котором значение офсета является максимальным, при этом угол отклонения, соответствующий данному изображению является искомым углом торсии шейки бедренной кости.
При изучении других известных технических решений в данной области медицины указанная совокупность признаков, отличающая изобретение от прототипа, не была выявлена.
На фиг. 1 приведена схема рентгеноскопии тазобедренного сустава, поясняющая сущность заявляемого способа, на фиг. 2 - схема расположения пациента и элементов упомянутого устройства, на фиг. 3 - схема среза бедра пациента и поворотного держателя на уровне нижней трети бедра, на фиг. 4 - схема расположения датчика пространственного положения на голени, на фиг. 5 - схема осей нижней конечности.
На фигуре 1 приняты следующие обозначения:
1 - тазовая кость;
2 - бедренная кость;
3 - ось шейки бедренной кости;
4 - транскондилярная ось;
5 - приемник рентгеновского излучения (цифровая рентгеновская кассета);
ο - анатомическая ось бедренной кости.
На фигуре 2 приняты следующие обозначения:
6 - рентгеновский луч;
7 - поворотный блок.
На фигуре 3 приняты следующие обозначения:
7 - поворотный блок.
На фигуре 4 приняты следующие обозначения:
8 - лейкопластырная повязка;
9 - датчик пространственного положения;
k - ось голени.
На фигуре 5 приняты следующие обозначения:
k - ось голени;
3 - ось шейки бедренной кости;
4 - транскондилярная ось.
Предлагаемый способ определения торсии шейки бедренной кости заключается в следующем.
Выполняется рентгенологическое исследование в положении пациента на спине со свешенной голенью с края стола, направляя рентгеновский луч 6 на центр головки бедренной кости 2, фиг. 2. Бедро устанавливается таким образом, чтобы анатомическая ось бедренной кости 2 была параллельна продольной оси тела, нижняя часть бедра фиксируется в поворотном блоке 7, прикрепленном к краю стола, для обеспечения возможности поворота бедра вокруг его анатомической оси, фиг. 2, 3. На голень вдоль ее анатомической оси фиксируется датчик пространственного положения 9, содержащий МЭМС-систему, связанную беспроводным образом с персональным компьютером, фиг. 4. МЭМС (микроэлектромеханическая система) включает в себя электронный гироскоп, позволяющий определять вертикаль (или горизонталь) и угол отклонения от нее в градусах. Голень устанавливается в исходное вертикальное положение согласно данным, переданным в персональный компьютер с датчика пространственного положения 9. В режиме рентгеноскопии выполняется поворот голени вокруг анатомической оси бедренной кости 2 кнаружи и кнутри, при этом в персональный компьютер из рентгеновского аппарата передаются изображения тазобедренного сустава, а с датчика пространственного положения 9 - значения угла отклонения от исходного положения. Из получаемых изображений выбирается то, на котором значение офсета является максимальным, при этом угол отклонения, соответствующий данному изображению является искомым углом торсии шейки бедренной кости 2.
Рентгенологическое исследование (в режиме рентгеноскопии) проводится из начального положения, при котором транскондилярная ось 4 располагается в горизонтальной плоскости. Контролируется это положение при помощи данных, передаваемых в персональный компьютер с датчика пространственного положения 9. Поскольку ось голени К перпендикулярна транскондилярной оси 4, соответственно, при вертикальном положении голени транскондилярная ось 4 располагается в горизонтальной плоскости, фиг. 1, фиг. 5. На приемник рентгеновского излучения (цифровую рентгеновскую кассету) 5 при рентгеноскопии проецируется тазобедренный сустав, фиг. 1. При этом офсет бедренной кости ab, т.е. отрезок между анатомической осью бедренной кости ο и центром головки бедренной кости b проецируется в виде отрезка cd на приемник рентгеновского излучения (цифровую рентгеновскую кассету) 5. В положении А) значение cd меньше значения ab за счет отклонения шейки бедренной кости 2 кпереди. При повороте голени кнаружи - в положении Б) значение cd, т.е. проекции офсета становится максимальным, т.е. соответствующим реальному офсету. Далее, при повороте голени кнаружи - в положении В) происходит уменьшение cd. Значение угла отклонения голени от первоначального положения передается с датчика пространственного положения 9 в персональный компьютер одновременно с графическим изображением с рентгеновского аппарата.
В большинстве случаев шейка бедренной кости 2 отклонена кпереди на 10-15 градусов относительно транскондилярной оси, так называемое положение антеторсии (Загородний Н.В. Эндопротезирование тазобедренного сустава. Основы и практика: руководство. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. - с. 21).
В случае, если шейка отклонена кзади от транскондилярной оси (т.е. в положении ретроверсии), при повороте голени кнаружи расстояние cd будет уменьшаться. Увеличиваться оно будет при повороте голени кнутри из начального положения. Таким образом, в зависимости от того, когда увеличивается расстояние cd, можно сделать вывод о том, как расположена шейка бедренной кости, в антеторсии или в ретроторсии, а по данным с датчика пространственного положения 9 можно определить величину угла торсии шейки.
Рентгенологическое исследование (в режиме рентгеноскопии) для снижения лучевой нагрузки на пациента целесообразно выполнять в течение 1-2 секунд, т.е. промежутка времени, необходимого для поворота голени кнаружи и кнутри. Это способствует снижению лучевой нагрузки на пациента. Данные могут быть представлены в персональном компьютере в виде серии изображений или в виде так называемой «кинопетли». В дальнейшем на изображениях оценивается проекционный офсет, т.е. расстояние cd, фиг. 1, находится его максимальное значение и соответствующий ему угол отклонения, переданный с датчика пространственного положения 9. Значение офсета можно оценивать косвенно, например, измерять максимальное значение расстояния от центра головки бедренной кости до наружного кортикального слоя бедренной кости 2 в области большого вертела.
Аналогичным образом определяется угол торсии шейки бедренного компонента эндопротеза.
Устройство, поясняющее сущность заявляемого способа определения торсии шейки бедренной кости содержит рентгеновский аппарат, персональный компьютер, датчик пространственного положения 9, поворотный блок 7.
Элементы, используемые в устройстве, осуществляющем предлагаемый способ, могут быть реализованы следующим образом.
В качестве рентгеновского аппарата может быть использован цифровой рентгеновский аппарат, имеющий возможность выполнения рентгеноскопии.
В качестве персонального компьютера может быть использован персональный компьютер, входящий в состав цифрового рентгеновского аппарата.
Датчик пространственного положения 9 может быть выполнен в виде МЭМС-системы, например, инерциальный модуль STIM300 компании Sensnor AS).
Беспроводная передача данных от датчика пространственного положения 9 в персональный компьютер может осуществляться, например, с использованием стандарта Wi-Fi. На компьютере должно быть установлено соответствующее программное обеспечение, позволяющее отображать данные с датчика пространственного положения 9 в виде численных значений.
Фиксация датчика пространственного положения 9 вдоль оси голени может быть осуществлена при помощи лейкопластырных повязок 8.
Поворотный блок 7 может быть выполнен из двух составных частей - фиксатора и поворотной гильзы. Фиксатор устанавливается на край стола, в поворотной гильзе фиксируется нижняя часть бедра, например, при помощи ремней. Поворотная гильза должна иметь возможность поворота в фиксаторе.
Таким образом, реализация предложенного способа не вызывает сомнений, так как в устройстве для его осуществления используются типовые медицинские, радиоэлектронные приборы и инструменты.
Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.
Пациента укладывают в положение на спине со свешенной голенью с края стола. Бедро устанавливается таким образом, чтобы анатомическая ось бедренной кости 2 была параллельна продольной оси тела, нижняя часть бедра фиксируется в поворотном блоке 7. Поворотный блок 7 позволяет осуществлять поворот голени вокруг анатомической оси бедренной кости кнаружи и кнутри. Его использование необходимо для исключения при поворотах голени кнутри и кнаружи «перекатывания» бедра по рентгеновскому столу, следствием чего является изменение оси вращения. На голень вдоль ее анатомической оси при помощи лейкопластырных повязок 8 фиксируется датчик пространственного положения 9, содержащий МЭМС-систему, связанную беспроводным образом с персональным компьютером. На основании данных, полученных с датчика пространственного положения, голень устанавливается в вертикальное положение.
Рентгенологическое исследование выполняется в режиме рентгеноскопии с передачей данных из рентгеновского аппарата в персональный компьютер. Одновременно с передачей изображений (или кинопетли) в персональный компьютер с датчика пространственного положения 9 передаются значения угла отклонения голени от первоначального положения.
В режиме рентгеноскопии выполняется поворот голени вокруг анатомической оси бедренной кости кнаружи и кнутри, при этом в персональный компьютер из рентгеновского аппарата передаются изображения тазобедренного сустава, а с датчика пространственного положения - значения угла отклонения от исходного положения, из получаемых изображений выбирается то, на котором значение офсета является максимальным, при этом угол отклонения, соответствующий данному изображению является искомым углом торсии шейки бедренной кости.
Технический результат - повышение точности и упрощение определения торсии шейки бедренной кости.