Способ определения величины отклонения сагиттальной вертикальной оси - рентгенометрического параметра общего сагиттального баланса позвоночника
METHOD FOR DETERMINING THE DEVIATION OF THE SAGITTAL VERTICAL AXIS - THE RADIOMETRIC PARAMETER OF THE GENERAL SAGITTAL BALANCE OF THE SPINE

Изобретение относится к медицине, в частности к нейрохирургии, травматологии и ортопедии, лучевой диагностике. Данное техническое решение может быть использовано для оценки параметров общего сагиттального баланса позвоночника на основании серии рентгеновских снимков.
Под сагиттальным балансом понимают оптимальное положение позвоночника, таза и нижних конечностей в сагиттальной плоскости, при котором равномерно распределяется нагрузка на суставной, связочный и мышечный аппараты, а также достигается проекция центра тяжести тела на опорную поверхность для поддержания равновесия. Нарушение баланса приводит к развитию компенсаторных механизмов, направленных на поддержание равновесия и, как следствие, к перераспределению нагрузки между структурами, участвующими в поддержании вертикального положения тела, что может привести к развитию или прогрессированию уже имеющихся патологических изменений в опорно-двигательной системе. Оценка сагиттального баланса позволяет выявить предрасположенность к развитию или наличие и выраженность патологии опорно-двигательной системы, а также определить необходимость и степень коррекции дисбаланса, оценить результаты проведенного лечения [Barrey С.et al. The importance of restoring the sagittal balance in small and large stabilization procedures of the spine // Surgery of the Spine and Spinal Cord. - Springer, Cham, 2016. - C. 603-625.]. Для этих целей используют ряд параметров, позволяющих оценить угловые соотношения в каждом отдельно взятом сегменте, участвующем в формировании сагиттального баланса, или в совокупности этих сегментов: PI - тазовый индекс, РТ - наклон таза, SS - наклон крестца, GLL - общий поясничный лордоз и др. [Le Huec J. С.et al. Sagittal balance of the spine //European spine journal. - 2019. - T. 28. - №. 9. - C. 1889-1905.]. Однако, учитывая, что изменение одного из параметров приводит к компенсаторному изменению других, необходимо также оценивать общий (глобальный) сагиттальный баланс для выявления декомпенсации и определения ее степени. К наиболее важным параметрам общего баланса позвоночника относится величина отклонения сагиттальной вертикальной оси (SVA - sagittal vertical axis). Отклонение SVA представляет собой расстояние между вертикалью (отвесом), проходящим через центр седьмого шейного позвонка (в мировой литературе данная линия носит название C7-plumb line) и точкой, соответствующей заднему краю верхней замыкательной пластинки первого крестцового позвонка. При значении величины отклонения менее 40 мм - следует считать сохраненным общий сагиттальный баланс позвоночника.
Отклонение SVA не всегда релевантный критерий, диапазон нормальных значений которого зависит от различных условий, в том числе от величины тазового индекса. Для более точной оценки баланса предложено вычислять отношение величины отклонения SVA к крестцово-бедренному расстоянию (SFD - sacro-femoral distance), чаще обозначаемое в литературе как C7/SFD ratio, т.н. индекс Barrey. Выраженным дегенеративно-дистрофическим изменениям позвоночника часто сопутствует передний сагиттальный дисбаланс, что ведет к увеличению отклонения SVA и C7/SFD ratio (Фиг. 1 - Определение SVA и крестцово-подвздошного расстояния (SFD)). [Jackson R. P., McManus А. С. Radiographic analysis of sagittal plane alignment and balance in standing volunteers and patients with low back pain matched for age, sex, and size. A prospective controlled clinical study //Spine. - 1994. - T. 19. - №. 14.; Le Huec J. C. et al. Sagittal balance of the spine // European spine journal. - 2019. - T. 28. - №. 9. - C. 1889-1905.; Barrey C. et al. Compensatory mechanisms contributing to keep the sagittal balance of the spine // European spine journal. - 2013. - T. 22. - №. 6. - C. 834-841.; Glassman S. D. et al. The impact of positive sagittal balance in adult spinal deformity //Spine. - 2005. - T. 30. - №. 18. - C. 2024-2029.].
Для правильной оценки параметров сагиттального баланса позвоночника исследуемый должен находится в положении стоя, так чтобы все элементы опорно-двигательной системы, участвующие в формировании сагиттального баланса находились под тяжестью собственной массы тела. Наиболее сложным для определения параметром общего сагиттального баланса - является именно отклонение SVA, ввиду необходимости получения изображения практически всего позвоночника в боковой проекции на одном рентгеновском снимке. Индекс Barrey может быть вычислен только после установленного значения отклонения SVA.
Известны различные способы, позволяющие визуализировать указанные выше рентгенологические ориентиры и произвести необходимые измерения. К ним относятся телерентгенография и цифровая рентгенографическая система EOS (Франция) [Хао М. и др. Оценка значимости сагиттального баланса и патологии межпозвонковых дисков в развитии дегенеративных изменений смежных позвоночно-двигательных сегментов после спондилодеза // Фундаментальные исследования. - 2014. - Т. 9. - №. 10.; Le Huec J.С. et al. Sagittal balance of the spine // European spine journal. - 2019. - T. 28. - №. 9. - C. 1889-1905.].
Телерентгенография - способ, основанный на выполнении рентгенографии при помощи более мощной рентгеновской трубки, расположенной на большем расстоянии от кассеты. За счет увеличенного расстояния рабочий пучок излучения становится практически параллельным центральному пучку, что позволяет получить изображения органов с размерами максимально приближенными к реальным. При проведении телерентгенографии позвоночника выполняют несколько снимков, которые впоследствии объединяются в единое изображение с помощью специального программного обеспечения [Малая медицинская энциклопедия. - М.: Медицинская энциклопедия. 1991-96 гг.].
Принцип работы цифровой рентгенографической системы EOS заключается в получении рентгенографического цифрового изображения всего тела или выбранного участка в двух (фронтальной и сагиттальной) плоскостях сканирующим способом при помощи вертикально перемещающихся рентгеновских излучателей и детекторов рентгеновского излучения [Melhem Е. et al. EOS biplanar X-ray imaging: concept, developments, benefits, and limitations // Journal of children's orthopaedics. - 2016. - Т. 10. - №. 1. - C. 1-14.].
Основным препятствием, ограничивающим использование телерентгенографии и системы EOS при оценке параметров сагиттального баланса позвоночника является сложность и дороговизна технического оборудования. Аппаратами для телерентгенографии позвоночника оснащены далеко не все специализированные стационары нашей страны. А система EOS, насколько нам известно, до настоящего времени, не представлена на российском рынке медицинских товаров и услуг.
Задача заявляемого изобретения состоит в оценке одного из ключевых параметров общего сагиттального баланса позвоночника - отклонения сагиттальной вертикальной оси, у пациентов нейрохирургического и травматолого-ортопедического профиля на основе рентгенографии, выполненной в условиях рентгенологического кабинета, оснащенного стационарным цифровым рентген-аппаратом с рентгеновским столом.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе определения величины отклонения сагиттальной вертикальной оси для последующей оценки общего сагиттального баланса позвоночника проводят серию рентгеновских снимков с использованием цифрового рентген-аппарата и рентгеноконтрастной струны, и получают изображения в боковой проекции, включающие седьмой шейный и первый крестцовый позвонки, при выполнении рентгенографии к столу рентгеновского аппарата, находящемуся в вертикальном положении, прикрепляют рентгеноконтрастную струну, расположенную перпендикулярно к поверхности пола; исследуемый находится в положении стоя, обращенный одним боком к столу, другим к рентгеновской трубке, с положением рук, исключающим наслаивание на позвоночник рентгеновской тени от костей верхних конечностей; выполняют два снимка в боковой проекции; первый снимок выполняют на уровне шеи исследуемого, таким образом, чтобы зона снимка захватывала седьмой шейный позвонок и рентгеноконтрастную струну; без изменения положения исследуемого, рентгеновскую трубку смещают вертикально вниз на уровень пояснично-крестцового отдела позвоночника; выполняют второй снимок с захватом рентгеноконтрастной струны, крестца и головок бедренных костей; при помощи персонального компьютера с программным обеспечением для просмотра и обработки результатов радиологических исследований на первом снимке определяют центр седьмого шейного позвонка - точку №1, из которого откладывают перпендикуляр к линии рентгеноконтрастной струны и измеряют его длину ; на втором снимке из точки, соответствующей заднему краю верхней замыкательной пластинки первого крестцового позвонка - точка №2, откладывают перпендикуляр к линии рентгеноконтрастной струны, измеряют его длину ; при положении струны на обоих снимках на одной стороне, вентральной или дорзальной, относительно точек №1 и №2, рассчитывают величину отклонения сагиттальной вертикальной оси SVA по формуле:  а при расположении струны на двух снимках по разные стороны относительно точек №1 и №2, вентральной и дорзальной, для определения величины отклонения сагиттальной вертикальной оси применяют формулу:
VII
I
Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении возможности определения величины отклонения сагиттальной вертикальной оси (SVA) с использованием обычного цифрового рентген-аппарата, что достигается за счет использования рентгеноконтрастной «струны-отвеса», позволяющей создать рентгенологический ориентир для определения разницы расстояний между вышеупомянутой струной и костными ориентирами: центром Cпозвонка и задним краем верхней замыкательной пластинки S позвонка. Данный способ легко воспроизводим на практике, что позволяет расширить диагностические возможности в большинстве медицинских организаций, имеющих собственный рентген-кабинет, оснащенный цифровым рентген-аппаратом.
Заявляемое изобретение поясняется с помощью Фиг. 1-5, на которых изображено:
на Фиг. 1 - Схема определения величины отклонения сагиттальной вертикальной оси SVA и крестцово-подвздошного расстояния (SFD). а) Норма. б) Передней дисбаланс.
на Фиг. 2 - Положение рентгеновского стола, рентгеноконтрастной струны, пациента и рентгеновской трубки при выполнении первого рентгеновского снимка.
на Фиг. 3 - Положение рентгеновского стола, рентгеноконтрастной струны, пациента и рентгеновской трубки при выполнении второго рентгеновского снимка.
на Фиг. 4 - Определение расстояния между рентгеноконтрастной струной и серединой CVII позвонка.
на Фиг. 5 - Определение расстояния между рентгеноконтрастной струной и задним краем верхней замыкательной пластинки SI позвонка.
VII
I
При этом на Фиг. 2-5 отмечены: 1 - рентгеноконтрастная струна; 2 -рентгеновский стол; 3 - рентгеновская трубка; А - точка №1 (центр Cпозвонка); В - точка №2 (задний край верхней замыкательной пластинки Sпозвонка);  - расстояние между точкой №1 и рентгеноконтрастной струной;  - расстояние между точкой №2 и рентгеноконтрастной струной.
VII
VII
VII
I
Величину отклонения сагиттальной вертикальной оси SVA (Фиг. 1) определяют следующим способом. В первую очередь к столу рентген-аппарата, находящемуся в вертикальном положении, прикрепляют рентгеноконтрастную струну таким образом, чтобы она располагалась перпендикулярно полу - по типу отвеса. Исследуемый встает обращенный одним боком к столу рентген-аппарата, а другим к рентгеновской трубке, при этом кисти рук располагает на надплечьях с целью исключения наложения тени костей верхних конечностей на позвоночник (Фиг. 2-3). Рентгеновскую трубку поднимают на уровень шейного отдела позвоночника и выполняют первый снимок (Фиг. 2). Без изменения положения тела исследуемого устанавливают рентгеновскую трубку на уровне крестца и выполняют второй снимок (Фиг. 3). С помощью программного обеспечения для просмотра и обработки результатов радиологических исследования на первом снимке находится точка №1 (центр Cпозвонка). Для этого находится точка пересечения двух диагоналей проведенных от переднего края верхней замыкательной пластинки к заднему краю нижней замыкательной пластинки Cпозвонка и от заднего края верхней замыкательной пластинки к переднему краю нижней замыкательной пластинки Cпозвонка. Измеряют расстояние  соответствующее перпендикуляру, проведенному от точки №1 к рентгеноконтрастной струне (Фиг. 4). На втором снимке находят точку №2 (задний край верхней замыкательной пластинки S позвонка). Измеряют расстояние  соответствующее перпендикуляру, проведенному от точки №2 к рентгеноконтрастной струне (Фиг. 5). При положении струны на обоих снимках на одной стороне (вентральной или дорзальной) относительно точек №1 и №2, для оценки общего сагиттального баланса позвоночника находят длину сагиттальной вертикальной оси (SVA - sagittal vertical axis) по формуле:  а при расположении струны на двух снимках по разные стороны относительно точек №1 и №2 (вентральной и дорзальной), для нахождения SVA применяют формулу:  По второму рентгеновскому снимку с использованием известных методик оценивают другие параметры общего сагиттального баланса позвоночника (SFD, индекс Barrey) и позвоночно-тазовых соотношений (PI, РТ, SS и др.).
Использование рентгеноконтрастной струны позволило точно рассчитать величину отклонения сагиттальной вертикальной оси в условиях обычного рентген-кабинета, оборудованного цифровым рентген-аппаратом, при этом необходимость в выполнении лишь двух цифровых рентгеновских снимков позволило в значительной степени снизить лучевую нагрузку на исследуемого.