CC BY
76
Компьютерная программа «Atlant»
для оценки состояния верхнешейного отдела позвоночника
УДК 616.711.1-07-027.44:004.42
Резюме. В статье представлена компьютерно ориентированная методика рентгенометрии, которая применяется в РНПЦ травматологии и ортопедии при анализе состояния верхнешейного отдела позвоночника для последующего планирования хирургического лечения, а также для оценки его эффективности. Разработка не имеет аналогов, проста в использовании и с успехом может заменить стандартные сложные рентгенометрические методики. Ключевые слова: цифровые технологии, верхнешейный отдел позвоночника, травматология.
Позвоночник - важнейшая часть организма человека, ответственная не только за опорно-двигательную функцию, но и за нормальную работу всех систем в целом, определяющая иннервацию главных органов. В век технического прогресса и высокой урбанизации неуклонно растет количество повреждений осевого скелета, а также патологий его отдельных участков [2, 3].
В современной вертебро-логии наряду с применением рентгеновской компьютерной и магнитно-резонансной томографии не менее актуально выполнение спондилограмм в стандартных проекциях [1, 4]. Определение состояния верхнешейного отдела позвоночника при его травмах и заболеваниях порой вызывает затруднения даже у опытных врачей - рентгенологов и вертебрологов [5]. Недооценка анатомических параметров, характера
и протяженности поражения данного участка, степени нестабильности в этой области в дооперационном периоде порой приводит к неадекватной фиксации позвоночника, что создает в последующем ряд осложнений, таких как образование несращений, вторичных кифотических деформаций в поврежденном сегменте со стенозом позвоночного канала и возникновением или усугублением неврологического дефицита. Успешному решению этой проблемы во многом может способствовать использование при планировании операций результатов анализа рентгенометрических исследований, выполненных с помощью специальных компьютерных программ [6]. Это направление весьма перспективно и потому, что в последние годы многие лечебные учреждения были оснащены цифровой рентгеновской аппаратурой, предполагающей
обработку полученных данных с применением современной вычислительной техники [7].
Рентгенограммы шейного отдела позвоночника в боковой проекции могут быть представлены точечными моделями позвонков, состоящими из 16 характерных точек, каждой из которых присваиваются координаты Х, Y (рис. 1).
После активации программа позволяет выполнить следующие этапы: выбор и загрузка на экран ПЭВМ графического файла в формате JPEG (рентгенограмма или изображения, полученные с применением электронно-оптического преобразователя) в боковой проекции, определение режима работы программы (диагностические параметры), разметка снимка и формирование заключения.
Под разметкой изображения понимают указание на нем положения четырех или одиннадцати характерных точек
Рис. 1.
Точечная модель шейного отдела позвоночника в боковой проекции
1. крайняя вентральная точка передней дуги атланта;
2. крайняя дорсальная точка передней дуги атланта;
3. крайняя краниальная точка передней дуги атланта;
4. крайняя каудальная точка передней дуги атланта;
5. верхушка зубовидного отростка второго шейного позвонка;
6. крайняя вентральная точка каудальной поверхности тела второго шейного позвонка;
7. крайняя дорсальная точка каудальной поверхности тела второго шейного позвонка;
8. крайняя вентральная точка задней дуги атланта;
9. крайняя дорсальная точка задней дуги атланта;
10. крайняя краниальная точка задней дуги атланта;
11. крайняя каудальная точка задней дуги атланта;
12. передне-верхняя точка остистого отростка второго шейного позвонка;
13. передне-нижняя точка основания остистого отростка второго шейного позвонка;
14. дорсальная точка остистого отростка второго шейного позвонка;
15. крайняя вентральная точка краниальной поверхности тела третьего шейного позвонка;
16. крайняя дорсальная точка краниальной поверхности тела третьего шейного позвонка.
Рис. 2.
Анализ
графического
изображения
рентгенограммы
шейного отдела
позвоночника
в боковой
проекции для
расчета
коэффициента
транслигаментоз-
ной дислокации
атланта
первого, второго и третьего шейных позвонков. Решение о размещении точки принимает человек, управляющий курсором. От правильного расположения точек зависит корректность результата. Если программа работает в режиме расчета коэффициента транс-лигаментозной или вертикальной дислокации атланта, то необходимо расставить 11 характерных точек (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11), если в режиме расчета коэффициента стеноза позвоночного канала - также 11 (точки 1, 2, 3, 4, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14), в режиме расчета коэффициента антелистеза аксиса расставляют 4 характерные точки (5, 7, 15, 16). Последовательность в расстановке имеет значение. При выборе режима работы появляется картинка-подсказка с изображением характерных точек и очередностью их указания. После разметки программа выводит диагностический параметр и оценивает его (норма или патология).
Первая величина «коэффициент транслигаментозной дислокации атланта» рассчитывается по следующей формуле: к=Ь/1, где Ь - расстояние между центром задней дуги атланта и точкой ХУ, 1 - расстояние между центром передней дуги атланта и точкой ХУ (рис. 2). При анализе вычисленных математическим путем коэффициентов дислокации в норме коэффициент равен 3,49±0,09. Также на большом клиническом материале появилась возможность выделения трех степеней дислокации атланта: легкая - при значении коэффициента 2,5-3, средняя -2-2,5, тяжелая - менее 2.
Второй диагностический параметр «коэффициент стеноза позвоночного канала»
рассчитывается по формуле к=Ь/1, где Ь - расстояние между центром передней дуги атланта и центром остистого отростка второго шейного позвонка, 1 - расстояние между центрами передней и задней дуг атланта (рис. 3). При анализе вычисленных математическим путем коэффициентов стеноза в норме коэффициент равен 1,21±0,013. Таким образом, можно говорить о возможности выделения четырех степеней стеноза позвоночного канала при переднем трансдентальном вывихе атланта: первая - при значении коэффициента от 1,27 до 1,33, вторая - от 1,33 до 1,39, третья - от 1,39 до 1,45, четвертая - свыше 1,45; а также четырех степеней стеноза позвоночного канала при заднем трансдентальном вывихе атланта: первая - при значении от 1,15 до 1,09, вторая - от 1,09 до 1,03, третья - от 1,03 до 0,97, четвертая - менее 0,97.
Третий диагностический параметр «коэффициент анте-листеза аксиса» рассчитывается по формуле к=1/Т, где 1 - расстояние между точкой задне-верхнего угла краниальной поверхности тела третьего шейного позвонка и точкой, полученной при пересечении линий (первая проходит через две точки второго шейного позвонка: точку его верхушки и дорсальную точку основания; вторая - через точки третьего шейного позвонка: точку задне-верхнего и точку передне-верхнего углов краниальной поверхности тела третьего шейного позвонка), Т - расстояние между двумя точками (точкой задне-верхнего и точкой передне-верхнего углов краниальной поверхности тела третьего шейного позвонка) (рис. 4). При анализе вычисленных математическим путем
коэффициентов антелистеза в норме коэффициент равен 0,03±0,007. Так, стало допустимым выделение четырех степеней антелистеза: первая - при значении коэффициента от 0,25 до 0,5, вторая - от 0,5 до 0,75, третья - от 0,75 до 1, четвертая - более 1.
Четвертый диагностический параметр «коэффициент вертикальной дислокации атланта» рассчитывается по формуле к=в/8, где 8 - расстояние между верхушкой зубовидного отростка второго шейного позвонка и точкой ХУ, Б - расстояние между серединой основания и верхушкой зубовидного отростка второго шейного позвонка (рис. 5). При анализе вычисленных математическим путем коэффициентов вертикальной дислокации атланта в норме коэффициент равен 0,16±0,013. Таким образом, есть возможность вычленения трех степеней вертикальной дислокации атланта: легкая -при значении коэффициента от 0,25 до 0,5, средняя - от 0,5 до 0,75, тяжелая - свыше 0,75.
Управление программой
Оно осуществляется в режиме диалога на языке директивного типа с использованием системы вложенных меню, включающей разделы «Файл», «Действия», «Справка».
Подраздел «Открыть» раздела «Файл» обеспечивает выбор и загрузку графических файлов с изображением позвоночника в боковой проекции, размещенных на диске типа «винчестер» или другом съемном носителе. Подраздел «Сбросить» раздела «Действия» позволяет вернуться к исходным настройкам программы, сохранив при этом загруженную картинку. Подраздел «О программе» раздела «Справка»
знакомит пользователя с нормативно-справочными данными. Процедуры формирования выходной информации предоставляют возможность просмотра результатов расчетов на экране дисплея.
Главное окно программы содержит следующие элементы пользовательского интерфейса: поле для отображения графического файла; список «Диагностические параметры»; строку «Коэффициент»; кнопку «Рассчитать» (для расчета диагностических величин после разметки рентгенограммы); картинку-подсказку «Образец» для отображения на экране схемы шейного отдела позвоночника в боковой проекции, где с целью облегчения разметки характерных точек позвонка отмечены точки, которые необходимо нанести на изображение.
В компьютере программа «Atlant» запускается двойным щелчком по ярлыку, на экране появляется рабочее окно. Работа начинается с команды «Открыть» раздела «Файл», при этом на экране отображается стандартное диалоговое окно, в котором пользователь может выбрать изображение в формате JPEG, указав необходимый файл (рис. 6). Затем программа отображает его в главном окне с левой стороны. На данном этапе рекомендуется выбрать диагностический параметр, при этом на картинке-подсказке «Образец» будут отмечены точки, которые в определенной последовательности необходимо нанести на изображение. Если пользователь забыл указать параметр, нанес разметку и нажал кнопку «Рассчитать», расчет произведен не будет, вместо этого появится
Рис. 3.
Анализ
графического
изображения
рентгенограммы
шейного отдела
позвоночника
в боковой
проекции
для расчета
коэффициента
стеноза
позвоночного
канала
Рис. 4. Анализ графического изображения рентгенограммы шейного отдела позвоночника в боковой проекции для расчета коэффициента антелистеза аксиса
Рис. 5.
Анализ
графического
изображения
рентгенограммы
шейного отдела
позвоночника
в боковой
проекции
для расчета
коэффициента
вертикальной
дислокации
атланта
сообщение-напоминание. В таком случае нужно нажать «ОК», выбрать диагностический параметр и повторно «Рассчитать».
Для расчета диагностических параметров пользователю необходимо выполнить разметку (указать положение характерных точек) трех шейных позвонков. Для отметки местонахождения очередной точки следует подвести курсор мыши к нужному
Рис. 6. Выбор файла рентгенограммы
Рис. 7. Результат работы программы «Атлант»
пункту на рентгенограмме, нажать и отпустить левую клавишу; положение точки считается указанным и она отображается красным кружком и фиксируется в создаваемой модели. Точки наносятся в определенной последовательности согласно картинке-подсказке. Если пользователя не устраивает место постановки, необходимо удалить разметку, воспользовавшись подразделом «Сбросить» раздела «Действия», и произвести ее снова. После нанесения на изображение всех характерных точек необходимо нажать на кнопку «Рассчитать», после чего программа в автоматическом режиме выведет заключение о норме или имеющейся патологии (рис. 7).
Таким образом, созданная компьютерно ориентированная методика для анализа состояния верхнешейного
Александр Белецкий,
директор РНПЦ травматологии и ортопедии, член-корреспондент НАН Беларуси
отдела позвоночника в норме и при патологии позволит уменьшить риск ошибок и осложнений при проведении внеочагового и внутреннего металлоостеосин-теза в данной области, а также достоверно оценить результаты хирургического лечения как в раннем, так и в отдаленном периоде. Программа предназначена для врачей-травматологов-ортопедов, нейрохирургов, рентгенологов, оказывающих медицинскую помощь пациентам с повреждениями и заболеваниями верхнешейного отдела позвоночника. Разработка не имеет аналогов, проста в использовании и с успехом может заменить стандартные сложные рентгенометрические методики. СИ
Статья поступила в редакцию 14.06.2016 г. & See: http://innosfera.by/2016/10/Atlant
Сергей Макаревич,
заведующий нейрохирургическим отделением №1 РНПЦ травматологии и ортопедии, доктор медицинских наук, доцент
Андрей Мазуренко,
заведующий лабораторией травматических повреждений позвоночника и спинного мозга РНПЦ травматологии и ортопедии, кандидат медицинских наук, доцент
Павел Бобрик,
врач-нейрохирург нейрохирургического отделения №1 РНПЦ травматологии и ортопедии, кандидат медицинских наук
Кирилл Криворот,
научный сотрудник лаборатории травматических повреждений позвоночника и спинного мозга РНПЦ травматологии и ортопедии
Summary
The leading role in the diagnosis of spine diseases and injuries occupy ray methods. Digital X-ray equipment allows to use the computer technology in the planning and analysis of the results of the treatment. But it is very hard to calculate all parameters of spine injury and disease at the same time. This article presents computer program «Atlant» that is widely used in the Republican Scientific and Practical Centre for traumatology and orthopaedy (Minsk, Republic of Belarus) to assess the state of upper cervical spine in health and disease. This computer program is unique to the destination, the methodological bases and functionality. The introduction of this system into practical health care will improve the disease diagnosis and avoid predict and analyze the results of treatment of upper cervical spine diseases.
Литература
1. Атлас рентгеноанатомии и укладок: руководство для врачей / под ред. М.В. Ростовцева.- М., 2013.
2. Бабкин А.В. Диагностика и лечение повреждений верхнешейных позвонков: дис. ... канд. мед. наук.- Мн., 1997.
3. Ветрилэ С.Т., Колесов С.В. Краниовертебральная патология.- М., 2007.
4. Данель Б. Лучевая анатомия человека. Рентгенодиагностика. Ангиография. Компьютерная томография. Магнитно-резонансный метод / под ред. Р. П. Самусева [пер. с польск.].- М., 2011.
5. Королюк И.П. Рентгенологический атлас скелета / норма, варианты, ошибки интерпретации.- М., 2008.
6. Бобрик П.А., Макаревич С.В., Криворот К.А., Левин Г.М. и др. Компьютерная программа определения рентгенологических диагностических параметров шейного и верхнегрудного отделов позвоночника // Российский нейрохирургический журнал им. проф. А.Л. Поленова. Спецвыпуск.- СПб., 2013. С. 9-10.
7. Ламбин Л.Н. Параметрические модели рентгеновских изображений позвонков // Информатика. 2010, № 1(25). С. 66-74.
