СПОСОБ ОЦЕНКИ ДЕФОРМАЦИИ ПОЗВОНОЧНИКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНОГО КОМПЛЕКСА "3D-СКАНЕР"
METHOD FOR EVALUATING VERTEBRAL DEFORMITY WITH USING 3D SCANNER COMPLEX

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.