Способ определения площади внутриносовых анатомических отверстий
METHOD FOR DETERMINING AREA OF INTRA-NASAL ANATOMICAL HOLES

Изобретение относится к медицине, а именно к оториноларингологии, и может найти применение для измерения площади анатомических отверстий в полости носа, находящихся во фронтальной плоскости.
В общей структуре заболеваемости ЛОР-органов патология полости носа и околоносовых пазух в последние годы прочно заняла первое место по обращаемости в амбулаторном звене, также в стационарах отмечена тенденция к увеличению уровня заболеваемости данной патологией. В связи с этим является актуальным определение адекватных методов диагностики и совершенствование тактики хирургического лечения пациентов ринологического профиля.
Основными анатомическими структурами находящимся во фронтальной плоскости являются: клиновидная пазуха и внутренний носовой клапан. Последние представляют собой неправильные геометрические фигуры, при этом соустье между клиновидной пазухой и полостью носа располагается так же в фронтальной плоскости.
К существующим современным методам оценки состояния клиновидной пазухи и внутреннего носового клапана можно отнести: компьютерную и магнитно-резонансную томографию, эндоскопический осмотр полости носа с использованием гибких и жестких эндоскопов.
Восстановление носового дыхания является одной из главных целей хирургического лечения патологии структур внутреннего носового клапана, а именно при нарушении анатомии и физиологии структур формирующих его, таких как септальные деформации, гипертрофия нижних носовых раковин, отсутствие каркаса каудального края верхнелатерального хряща.
Возможность итраоперационно оценить площадь внутреннего носового клапана позволит определить его состояние, исходя их индивидуальных параметров пациента, необходимых и достаточных для его полноценного носового дыхания.
В ситуациях гнойного или микотического поражения клиновидной пазухи, залогом успешной хирургической санации является расширение соустья пазухи и полости носа до размера, позволяющего обеспечить адекватную ирригацию пазухи в послеоперационном периоде и нормальное функционирование мукоцилиарного транспорта пазухи.
Как известно, наложение дополнительного соустья, либо расширение имеющегося, с течением времени приводит к эпителизации краев раны, и как следствие, уменьшения диаметра образовавшегося соустья.
Таким образом, измерение площади соустья клиновидной пазухи с учетом патологического процесса в ней позволяет разработать рекомендации по величине необходимого соустья, которое в дальнейшем будет обеспечивать адекватный мукоцилиарный транспорт и дренаж синуса.
Известен способ изменения площади голосовой щели в динамике проводимого лечения, включающий проведение сравнения двух цифровых изображений голосовой щели, полученных до и после лечения с помощью видеоэндоскопических систем (см. патент RU №2564751, МПК А61В 1/00, А61В 1/267, 2015).
При осуществлении данного способа на сравниваемых изображениях выделяют отрезки между точкой соединения голосовых складок в области передней комиссуры и серединой межчерпал обидного пространства. Затем определяют величину выделенных отрезков в пикселях и присваивают им равное значение, выраженное в условных единицах, определяют масштаб каждого изображения в пикселях/усл. ед., выделяют контуры голосовой щели до и после лечения.
2
1
1
1
2
После чего производят расчет площадей внутри выделенных контуров в усл. ед. с учетом масштаба при помощи компьютерной программы для анализа и обработки изображений и определяют изменение площади голосовой щели по формуле: ΔS = (S-S)×100/S, где ΔS - изменение площади голосовой щели, S - площадь просвета голосовой щели до лечение, усл. ед., S - площадь просвета голосовой щели после лечение, усл. ед.
Недостатками данного способа являются:
- получение данных в условных единицах, а именно в пикселях, что не позволяет точно и объективно оценить изменения до и после операции;
- необходимость использования анестезиологического пособия для проведения повторного изображения голосовой щели.
2
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ определения площади соустья клиновидной пазухи, включающий введение в полость носа жесткого эндоскопа 0 град., после чего на уровне краев клиновидной пазухи устанавливают калибровочный инструмент, в качестве которого используют хирургический зонд для аттика с заранее определенным диаметром рабочей части, затем с помощью видеоэндоскопических систем получают видеоизображение установки вышеуказанного калибровочного инструмента в виде screen shot в формате jpeg на DVD носителе, сохраняют полученное изображение на персональном компьютере, и на сохраненном изображении, используя компьютерную программу для анализа и обработки изображений, при помощи функции для очерчивания неровных краев Freehand selection поочередно выделяют окружность рабочей части калибровочного инструмента и контур полученного носового отверстия, определяют количественные значения выделенных окружности рабочей части калибровочного инструмента и контура носового отверстия с последующим определением с помощи программы площади отверстия в абсолютных единицах см (см. патент RU №2690902, МПК А61В 17/00, 2019).
Недостатком данного способа является то, что для интраоперационной оценки площади клиновидной пазухи используется компьютерная программа, при которой после эндовидеофиксации площади требуется значительное время для анализа эндоскопической фотографии, что увеличивает время операции и длительность пребывания пациента в условиях общей анестезии.
Технический результат заявляемого решения заключается в повышении эффективности оценки состояния внутриносовых анатомических отверстий за счет точности, эргономичности определения площади указанных отверстий при хирургическом лечении пациентов ринологического профиля.
2
Для достижения указанного технического результата в способе оценки состояния внутриносовых анатомических отверстий, включающем исследование носовых структур, находящихся во фронтальной плоскости, таких как соустье клиновидной пазухи, при этом в полость носа вводят жесткий эндоскоп 0 град., после чего на уровне контуров анатомических отверстий устанавливают калибровочный инструмент, в качестве которого используют хирургический зонд для аттика с заранее определенным диаметром рабочей части, затем получают видеоизображение установки вышеуказанного калибровочного инструмента, фотофиксацию полученного изображения сохраняют на вычислительном устройстве, и на сохраненном изображении, используя компьютерную программу для анализа и обработки изображений, при помощи функции для очерчивания неровных краев поочередно выделяют окружность рабочей части зонда и контур полученного носового отверстия, определяют количественные значения выделенных окружности рабочей части калибровочного инструмента и контура носового отверстия с последующим определением с помощи программы площади отверстия в абсолютных единицах см, согласно изобретению, кроме отверстий соустья клиновидной пазухи исследуют также состояние отверстий носового клапана, при этом калибровочный инструмент устанавливают на уровне ориентиров внутреннего носового клапана, а в качестве вычислительного устройства используют мобильный телефон, при этом применяют программу NoseApp для мобильного телефона, причем автоматический расчет производят на основании порогового детектора Кэнни, после этого формируют базу данных для каждого пациента с дальнейшим сравнением и динамическим наблюдением предшествующих обработанных фотографий.
Основополагающим моментом является то, что внутренний носовой клапан и соустье только клиновидной пазухи находятся во фронтальной плоскости. Такое расположение вышеописанных анатомических структур позволяет провести измерение с использованием ригидного эндоскопа 0° без искажения эндоскопической картины.
К примеру, при визуализации соустий с другими пазухами хирургу требуется использование эндоскопической техники с 30° или 45° углом обзора, что в небольшой степени искажает полученное изображение на мониторе. Поэтому, необходимым условием расчета является измерение площади анатомических отверстий во фронтальной плоскости. На полученной фотографии с монитора при помощи измерительной программы в мобильном устройстве, можно оценить площадь полученного отверстия любого анатомического образования до и после хирургического лечения.
Для повышения точности и быстроты (простоты) измерения была разработана программа Nose для мобильного телефона, позволяющая определить площадь внутреннего носового клапана и соустья клиновидной пазухи по эндоскопическим изображениям.
В качестве калибровочного материала, для повышения точности измерения, можно использовать инструмент с известной площадью рабочей части (желательно сферической формы), которая устанавливается в одной плоскости и на одном расстоянии от эндоскопа с измеряемым отверстием. Использование калибровочного инструмента позволяет избежать погрешностей при измерении площади отверстий.
2
2
Программа позволяет получать необходимые измерения в абсолютных единицах см и мм, исходя из индивидуальных параметров пациента, определить площадь анатомических отверстий достаточную либо для полноценного носового дыхания, либо обеспечивающую адекватный мукоцилпарный транспорт и дренаж клиновидной пазухи. С помощью программы мобильного телефона предоставляется возможность оценить площадь анатомических отверстий без загрузки изображения на персональный компьютер, что сокращает время анализа изображения.
Данные условия позволяют повысить эффективность хирургического лечения и получить предсказуемые послеоперационные результаты. При этом для проведения визуализации площади анатомических отверстий в динамике хирургу не требуется анестезии пациента.
Из вышесказанного следует, что введенные отличительные признаки влияют на указанный технический результат, находятся с ним в причинно-следственной связи.
Способ иллюстрируется чертежами, где:
на фиг. 1 отражен этап фотофиксация изображения. * обозначен калибровочный инструмент. В примере 1 - пуговчатый зонд;
на фиг. 2 показан этап выделения маркером площади известной поверхности калибровочного инструмента;
на фиг. 3 представлено выделение контура исследуемой зоны;
на фиг. 4 показан автоматический расчет площади исследуемой зоны;
на фиг. 5 показано очерчивание маркером калибровочного инструмента с известной площадью и исследуемого отверстия;
2
2
на фиг. 6 представлено автоматическое измерение площади соустья в абсолютных единицах см или мм.
Способ осуществляют следующим образом.
У пациентов с патологическими процессами в клиновидной пазухе, дисфункцией носового клапана или с жалобами на затруднение носового дыхания проводят эндоскопическое исследование состояния анатомических отверстий вышеописанных структур. Пациент находится в положении лежа на спине.
Для исследования используют жесткий эндоскоп фирмы Азимут. Это оптика прямого видения 0°, крупноформатная, широкоугольная, диаметром 0 4 мм, длинной 18 см, со встроенным оптоволоконным световодом, цветовой код-зеленый, фокусное расстояние f' = 24,5 мм, передвижная эндоскопическая стойка фирмы Азимут.
Указанный эндоскоп 0° располагают внутри полости носа на уровне контуров анатомических отверстий.
Далее в мобильном приложении телефона осуществляют фотофиксацию с монитора внутреннего носового клапана, либо соустья клиновидной пазухи, учитывая расположение этих анатомических структур во фронтальной плоскости.
Следующим этапом на сфотографированном изображении в мобильном приложении NoseApp на сенсорном экране телефона стилусом или вручную выделяют калибровочный инструмент и следом очерчивают контур площади анатомического отверстия (носовой клапан, соустье клиновидной пазухи).
Затем в левом верхнем углу экрана телефона на панели задач в разделе «готов» вводят известную площадь калибровочного инструмента.
2
2
После чего программа автоматически рассчитывает площадь анатомического отверстия в абсолютных единицах см или мм.
Для осуществления способа использована разработанная авторами программа для ЭВМ «Программа для измерения площади отверстий в полости носа», свидетельство о государственной регистрации №2020619718, дата регистрации 21.08.2020.
Программа предназначена для измерения площади отверстий в полости носа по изображениям. Изображения получают с использованием жесткого эндоскопа 0 град., вместе с которым на уровне краев отверстия во фронтальной плоскости (носовой клапан либо соустье клиновидной пазухи) устанавливают калибровочный инструмент, в качестве которого используют хирургический зонд для аттика с известным диаметром рабочей части. В программе сначала выполняют автоматическое выделение контура отверстия на изображении с использованием фильтра Гаусса и пороговой обработки, а затем измеряется его площадь в пикселях.
Полученные данные выводятся на середину экрана телефона в разделе «результаты».
Автоматический расчет производится на основании порогового детектора Кэнни.
Уникальная методика автоматического расчета площади анатомических отверстий полости носа, исходя из индивидуальных для пациента параметров площади, совмещается с современными методами обработки изображений на основе порогового детектора Кэнни, что однозначно повышает эффективного оперативного лечения за счет быстрой скорости выполнения расчетов и позволяет точно определить объем оперативного вмешательства.
Далее формируют базу данных на каждого пациента с дальнейшим сравнением и динамическим наблюдением предшествующих обработанных фотографий.
Совокупность элементов способа, соединяясь в одну единую систему, представляет собой простое и удобное решение, дает на выходе востребованный продукт, который будет необходим врачам-оториноларингологам при выполнении ряда ринологических вмешательств.
Способ поясняется следующими примерами.
Пример 1.
Пациент X., 1991 г. р. поступил с субъективными жалобами на затруднение носового дыхания из правой половины полости носа.
При объективном осмотре носовым зеркалом определялось сужение полости носа справа на уровне внутреннего носового клапана.
На компьютерной томографии околоносовых пазух отмечалось S-образное искривление перегородки носа в глубоких отделах, сужение носового клапана справа.
По результатам осмотра и обследования выставлен диагноз: искривление перегородки носа; дисфункция правого внутреннего носового клапана; хронический ринит.
Для расчета степени сужения внутреннего носового клапана, выполнено измерение последнего в портативной программе по измерению площади анатомических отверстий во фронтальной плоскости.
Диагностика площади внутреннего носового клапана включала следующие этапы:
Под эндоскопическим контролем ригидным эндоскопом 0° выполнен осмотр преддверия полости носа. Для исследования использовался жесткий эндоскоп фирмы Азимут. Это оптика прямого видения 0°, крупноформатная, широкоугольная, диаметром 4,0 мм, длинной 18,0 см, со встроенным оптоволоконным световодом, цветовой код - зеленый, фокусное расстояние f' = 24,5 мм, передвижная эндоскопическая стойка фирмы Азимут.
Указанный эндоскоп 0° располагают внутри полости носа на уровне внутреннего носового клапана, при этом опознавательными контурами анатомического отверстия являются: сверху - выступающая передняя часть нижней носовой раковины, снизу - дно полости носа, боковыми элементами являются нижняя носовая раковина и перегородка.
Программа для ЭВМ «Программа для измерения площади отверстий в полости носа», свидетельство о государственной регистрации №2020619718, установлена в мобильном приложении NoseApp телефона.
С ее помощью осуществляют фотофиксацию эндоскопического изображения анатомической зоны во фронтальной плоскости с калибровочном инструментом на уровне ориентиров внутреннего носового клапана полости носа справа с экрана монитора эндоскопической стойки (фиг. 1).
2
2
На фигуре 1 отражен этап фотофиксации изображения с экрана монитора. Знаком * обозначен калибровочный инструмент. В данном примере с площадью 1,0 см (10,0 мм).
Далее на сенсорном экране телефона, на полученном изображении выделяют калибровочный инструмент (фиг. 2).
2
На фигуре 2 при помощи маркера выделяют площадь известной поверхности 10 мм калибровочного инструмента, которая очерчена красной линией.
Затем контур площади внутреннего носового клапана выделяют на экране телефона в мобильном приложении вручную, посредством обведения анатомических контуров внутреннего носового клапана (фиг. 3).
На фигуре 3 синим цветом обозначены границы выделенного контура площади внутреннего носового клапана.
2
Далее в левом верхнем углу экрана телефона на панели задач в разделе «готов» вводим известную площадь калибровочного инструмента 10 мм. После чего программа автоматически рассчитывает площадь анатомического отверстия в абсолютных единицах.
2
2
Полученные данные площади внутреннего носового клапана составили 50 мм, что является ниже средней нормы 70 мм, соответственно диагностирована дисфункция носового клапана справа (фиг. 4).
2
2
На фигуре 4 изображен итоговый результат автоматического расчета площади внутреннего носового клапана. При этом 10 мм обозначает площадь калибровочного инструмента, а 50,05 мм - результат полученной площади внутреннего носового клапана.
2
Таким образом было установлено наличие сужения носового клапана справа 50,05 мм, что является причиной дискомфортных ощущений пациента.
Другой областью применения указанной программы является измерение площади соустья с клиновидной пазухой. Учитывая, что соустья с другими околоносовыми пазухами располагаются в сагиттальной плоскости, что требует использования эндоскопов с угловой визуализацией, с большим преломлением изображения. В случае с ригидным эндоскопом 0° искажения изображения не происходит.
Пример 2.
Пациентка С. 1978 г. р. обратилась с жалобами на головную боль сжимающего, давящего характера, боль в параорбитальной области.
При передней риноскопии обращало на себя внимание затруднение носового дыхания справа за счет отека слизистой оболочки полости носа.
На компьютерной томографии околоносовых пазух визуализировалось тотальное затенение правой клиновидной пазухи.
По результатам осмотра и обследования был выставлен диагноз: острый изолированный правосторонний сфеноидит.
В связи с отсутствием динамики от проводимой консервативной терапии (системной антибиактериальной и противоотечной), показано выполнение хирургического вмешательства в объеме эндоскопической правосторонней сфенотомии.
Пациентке С.выполнена эндоскопическая сфенотомия, вскрыто и расширено соустье с правой клиновидной пазухой.
2
Для определения площади сформированого соустья во фронтальной плоскости на уровне краев соустья с клиновидной пазухой был установлен калибровочный инструмент (аттиковый зонд) с известной площадью рабочей части 5,0 мм.
Далее была произведена фотофиксация полученного при эндоскопическом осмотре изображения на телефон.
На фигуре 5 видно, как в программе NoseApp произведено очерчивание контуров калибровочного инструмента и затем исследуемого соустья при помощи маркера.
2
На фигуре 6 представлен автоматический расчет площади исследуемой анатомической зоны. Результат равен 8,7 мм.
Расширенное анатомическое соустье клиновидной пазухе после операции (сфенотомия тип 1). Вариант отсутствия патологии клиновидной пазухи.