Результат интеллектуальной деятельности: Способ мультиспиральной компьютерной томографии замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов длинных костей конечностей

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, к способу мультиспиральной компьютерной томографии замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов длинных костей конечностей после неоднократных ранее проведенных оперативных вмешательств с целью компенсации укорочения конечности пациента, и может быть использовано при лечении пациентов в условиях травматолого-ортопедических, хирургических и других стационаров.

Известен способ исследования плотности дистракционного регенерата при компьютерной томографии, включающий выделение и исследование материнской и вновь образованной костной ткани, проведение обработки полученных аксиальных срезов дистракционного регенерата в режиме мультиплинарной реконструкции с выделением участка интереса, расчет площади зон интереса, определение их плотности в единицах Хаунсфилда и сопоставление с плотностью материнской кости (см. патент РФ №2289314, МПК А61В 6/03, 20.1.2005 г.).

Однако известный способ при своем использовании обладает следующими недостатками:

- не обеспечивает достаточную точность прогнозирования качества и степени формирования замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата,

- не обеспечивает достаточно более раннее и объективное прогнозирование факта развития нарушений в процессе формирования замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата,

- не обеспечивает высокую и достаточную информативность по определению возможных сформировавшихся костных дефектов коркового слоя.

Задачей изобретения является создание способа мультиспиральной компьютерной томографии замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов длинных костей конечностей.

Техническим результатом является точное определение локализации, объема и характера внутренней структуры дистракционного регенерата, а также точная и достаточная информативность по определению возможных сформировавшихся костных дефектов коркового слоя.

Технический результат достигается тем, что предложен способ мультиспиральной компьютерной томографии замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов длинных костей конечностей, характеризующийся тем, что определяют пространственную структуру замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов выполнением 64 срезов за один оборот гентри с толщиной среза 0,625 мм, без наклона «гентри» с напряжением 120 kV, силой тока 175 mA, за время 2,2 с при pitch 0,516:1, с использованием обзорной скенограммы длиной 150-250 мм осуществляют построение мультипланарных реконструкций изображения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - фронтальной и сагиттальной, на которых выявляют локализацию, объем и характер внутренней структуры замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата, а также возможных сформировавшихся костных дефектов коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата, осуществляют оценку стадии формирования коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата на аксиальных срезах, для чего измеряют плотность по периметру коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациента в единицах Хаунсфилда (HU) и плотность материнской кости в HU по периметру в ее проксимальном и дистальном отломках, смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом, и вычисляют значение относительной плотности - отношение показателя среднеарифметической плотности коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациента к показателю среднеарифметической плотности его материнской кости в ее смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом проксимальном и дистальном отделах, при значении относительной плотности выше 0,77 устанавливают факт прохождения естественной консолидации замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата при достаточной метаболической зрелости при формировании компактной костной ткани, а при значении ниже 0,77 устанавливают факт естественной консолидации замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата при недостаточной метаболической зрелости, с замедленной скоростью формирования компактной костной ткани. При этом при наличии на кости пациента металлоконструкций дистракционного аппарата мультиспиральную компьютерную томографию выполняют с использованием рентгенонегативных полимерных штанг для минимизации артефактов.

Способ осуществляется следующим образом. При поступлении в клинику пациента с предварительным диагнозом «замедленно консолидирующийся дистракционный регенерат длинных костей конечностей» выполняют исследование дистракционного регенерата методом мультиспиральной компьютерной томографии. При наличии у пациента на исследуемой кости конечности металлоконструкций дистракционного аппарата выполняют мультиспиральную компьютерную томографию с использованием рентгенонегативных полимерных штанг для минимизации артефактов.

При выполнении исследования дистракционного регенерата методом мультиспиральной компьютерной томографии определяют пространственную структуру замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов выполнением 64 срезов за один оборот гентри с толщиной среза 0,625 мм, которые проводят без наклона «гентри» при напряжении 120 kV, силе тока 175 mA, за время 2,2 секунды при pitch 0,516:1.

Выполняют определение уровня исследования на обзорной скенограмме длиной 150-250 мм.

Осуществляют построение мультипланарных реконструкций изображения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - фронтальной и сагиттальной, на которых выявляют локализацию, объем и характер внутренней структуры замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата, а также возможных сформировавшихся костных дефектов коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата при нарушении процессов его формирования.

При этом на ранних стадиях формирования замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов может быть дополнительно выполнена обзорная рентгенография. При этом методом магнитно-резонансной томографии могут быть дополнительно выявлены, при отсутствии у пациента на исследуемой кости конечности металлоконструкций дистракционного аппарата, процессы репарации с определением степени выраженности пролиферативного процесса клеток остеобластного ряда, а также оценено состояние окружающих мягких тканей, в том числе состояние их сосудистой сети, не визуализируемые при выполнении многослойной спиральной компьютерной томографии.

Осуществляют оценку стадии формирования коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата по всему периметру исследуемой кости конечности пациента на аксиальных срезах. При этом измеряют плотность по периметру коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациента в единицах Хаунсфилда (HU), а также измеряют в единицах Хаунсфилда (HU) плотность материнской кости по периметру в смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом ее проксимальным и дистальным отломках. Затем вычисляют отношение показателя среднеарифметической плотности коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациента к показателю среднеарифметической плотности его материнской кости в смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом ее проксимальным и дистальным отломках.

При вычисленной относительной плотности выше 0,77 устанавливают факт естественной консолидации замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата при достаточной метаболической зрелости при формировании компактной костной ткани.

При вычисленной относительной плотности ниже 0,77 устанавливают факт естественной консолидации замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата при недостаточной метаболической зрелости с замедлением формирования компактной костной ткани.

Полученные результаты по характеристике процесса формирования дистракционного регенерата могут быть использованы при выборе индивидуальной тактики возможного предстоящего хирургического лечения замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенный способ мультиспиральной компьютерной томографии замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов длинных костей конечностей, отличительными являются:

- определение пространственной структуры замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов выполнением 64 срезов за один оборот гентри с толщиной среза 0,625 мм, без наклона «гентри» с напряжением 120 kV, силой тока 175 mA, за время 2,2 с при pitch 0,516:1,

- осуществление с использованием обзорной скенограммы длиной 150-250 мм построения мультипланарных реконструкций изображения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - фронтальной и сагиттальной, на которых выявляют локализацию, объем и характер внутренней структуры замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата, а также возможных сформировавшихся костных дефектов коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата,

- осуществление оценки стадии формирования коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата на аксиальных срезах,

- измерение плотности по периметру коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациента в единицах Хаунсфилда (HU) и плотности материнской кости в HU по периметру в ее проксимальном и дистальном отломках, смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом,

- вычисление значения относительной плотности - отношения показателя среднеарифметической плотности коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациента к показателю среднеарифметической плотности его материнской кости в ее смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом проксимальном и дистальном отделах,

- при значении относительной плотности выше 0,77 установление факта прохождения естественной консолидации замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата при достаточной метаболической зрелости при формировании компактной костной ткани,

- при значении ниже 0,77 установление факта естественной консолидации замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата при недостаточной метаболической зрелости, с замедленной скоростью формирования компактной костной ткани,

- выполнение при наличии на кости пациента металлоконструкций дистракционного аппарата мультиспиральной компьютерной томографии с использованием рентгенонегативных полимерных штанг для минимизации артефактов.

Экспериментальные исследования предложенного способа мультиспиральной компьютерной томографии замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов длинных костей конечностей показали его высокую эффективность. Предложенный способ при своем использовании обеспечил точное определение локализации, объема и характера внутренней структуры дистракционного регенерата, а также обеспечил точную и достаточную информативность по определению возможных сформировавшихся костных дефектов коркового слоя.

Реализация предложенного способа мультиспиральной компьютерной томографии замедленно консолидирующихся дистракционных регенератов длинных костей конечностей иллюстрируется следующими клиническими примерами.

Пример 1. Пациент М., 32 лет, поступил в 8 травматолого-ортопедическое отделение ФГБУ «ЦИТО им. Н.Н. Приорова», с предварительным диагнозом «Замедленно консолидирующийся дистракционный регенерат до 5 см в верхней трети правой большеберцовой кости». На момент поступления у пациента металлические компоненты аппарата Илизарова с правой голени демонтированы, правая нижняя конечность иммобилизована в гипсовой повязке.

После поступления пациента в клинику с предварительным диагнозом «замедленно консолидирующийся дистракционный регенерат в верхней трети правой большеберцовой кости» выполнили исследование дистракционного регенерата пациента методом мультиспиральной компьютерной томографии.

При выполнении исследования дистракционного регенерата методом мультиспиральной компьютерной томографии определили пространственную структуру замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата выполнением 64 срезов за один оборот гентри без наклона «гентри» с толщиной среза 0,625 мм при напряжении 120 kV, силе тока 175 mA, за время 2,2 с при pitch 0,516:1.

Выполнили определение уровня исследования на обзорной скенограмме длиной 250 мм. Осуществили построение мультипланарных реконструкций изображения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - фронтальной и сагиттальной, на которых выявили локализацию, объем и характер внутренней структуры замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата правой большеберцовой кости. При выявлении возможных сформировавшихся костных дефектов коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата нарушение процессов его формирования не обнаружено. Дополнительно выполнили методом магнитно-резонансной томографии изучение процессов репарации с определением степени выраженности пролиферативного процесса клеток остеобластного ряда, а также оценили состояние окружающих мягких тканей, в том числе состояние их сосудистой сети, не визуализируемые при выполнении мультиспиральной компьютерной томографии.

Осуществили оценку стадии формирования коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата по всему периметру исследуемой правой большеберцовой кости пациента на аксиальных срезах. Выполнили измерение плотности по периметру коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата правой большеберцовой кости пациента в единицах Хаунсфилда (HU), а также измерили в единицах Хаунсфилда (HU) плотность материнской кости по периметру в смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом ее проксимального и дистального отломков правой большеберцовой кости. Вычислили показатель среднеарифметической плотности коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациента на уровне 1104 HU (единиц Хаунсфилда). Вычислили показатели среднеарифметической плотности коркового слоя материнской кости по периметру в смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом ее проксимальном и дистальном отломках правой большеберцовой кости и установили среднеарифметическую плотность коркового слоя материнской кости по периметру проксимального отломка на уровне 1264 HU (единиц Хаунсфилда) и на уровне 1308 HU (единиц Хаунсфилда) ее дистального отломка.

Вычисление отношения показателя среднеарифметической плотности коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациента к показателю среднеарифметической плотности его материнской кости в смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом ее проксимального отломка дало значение 0,873 и значение 0,844 ее дистального отломка.

Вычисленные относительные значении превышают уровень показателя 0,77, что позволило установить факт прохождения естественного процесса консолидации замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата при достаточности стадии метаболической зрелости, а также с расчетной и прогнозируемой скоростью формирования компактной костной ткани.

Пример 2. Пациент Ш., 48 лет, поступил в 8 травматолого-ортопедическое отделение ФГБУ «ЦИТО им. Н.Н. Приорова», с диагнозом «Замедленно консолидирующийся дистракционный регенерат в верхней трети правой бедренной кости». Ранее выполнена кортикотомия с выращиванием дистракционного регенерата до 6 см в верхней трети правой бедренной кости. У пациента на правой бедренной кости конечности установлены конструкции дистракционного аппарата с рентгенонегативными полимерными штангами.

После поступления пациента в клинику с предварительным диагнозом «замедленно консолидирующийся дистракционный регенерат в верхней трети правой большеберцовой кости» выполнили исследование дистракционного регенерата пациента методом мультиспиральной компьютерной томографии.

При выполнении исследования дистракционного регенерата методом мультиспиральной компьютерной томографии определили пространственную структуру замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата выполнением 64 срезов за один оборот гентри без наклона «гентри» с толщиной среза 0,625 мм при напряжении 120 kV, силе тока 175 mA, за время 2,2 с при pitch 0,516:1.

Выполнили определение уровня исследования на обзорной скенограмме длиной 200 мм. Осуществили построение мультипланарных реконструкций изображения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - фронтальной и сагиттальной, на которых выявили локализацию, объем и характер внутренней структуры замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата правой бедренной кости. При выявлении возможных сформировавшихся костных дефектов коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата нарушение процессов его формирования не обнаружено.

Осуществили оценку стадии формирования коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата по всему периметру исследуемой правой бедренной кости пациента на аксиальных срезах. Выполнили измерение плотности по периметру коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата правой большеберцовой кости пациента в единицах Хаунсфилда (HU), а также измерили в единицах Хаунсфилда (HU) плотность материнской кости по периметру в смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом ее проксимального и дистального отломков правой бедренной кости. Вычислили показатель среднеарифметической плотности коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациента на уровне 754 HU (единиц Хаунсфилда). Вычислили показатели среднеарифметической плотности коркового слоя материнской кости по периметру в смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом ее проксимальном и дистальном отломках правой бедренной кости и установили среднеарифметическую плотность коркового слоя материнской кости по периметру проксимального отломка на уровне 1374 HU (единиц Хаунсфилда) и на уровне 1308 HU (единиц Хаунсфилда) ее дистального отломка.

Вычисление отношения показателя среднеарифметической плотности коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациента к показателю среднеарифметической плотности его материнской кости в смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом ее проксимального отломка дало значение 0,549 и значение 0,576 ее дистального отломка.

Вычисленные относительные значения ниже значения 0,77, что позволили установить факт прохождения естественного процесса консолидации замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата при недостаточности стадии метаболической зрелости и с низкой, по отношению к расчетной и прогнозируемой, скоростью формирования компактной костной ткани.

Пример 3. Пациентка Р., 55 лет, поступила в 8 травматолого-ортопедическое отделение ФГБУ «ЦИТО им. Н.Н. Приорова», с предварительным диагнозом «Замедленно консолидирующийся дистракционный регенерат до 3,5 см на ранней стадии формирования в верхней трети левой бедренной кости». На момент поступления у пациентки аппарат наружной фиксации демонтирован, левая нижняя конечность иммобилизована в гипсовой повязке.

После поступления пациентки в клинику с предварительным диагнозом «замедленно консолидирующийся дистракционный регенерат в верхней трети левой бедренной кости» выполнили исследование дистракционного регенерата пациентки методом мультиспиральной компьютерной томографии.

При выполнении исследования дистракционного регенерата методом мультиспиральной компьютерной томографии определили пространственную структуру замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата выполнением 64 срезов за один оборот гентри без наклона «гентри» с толщиной среза 0,625 мм при напряжении 120 kV, силе тока 175 mA, за время 2,2 с при pitch 0,516:1.

Выполнили определение уровня исследования на обзорной скенограмме длиной 150 мм. Осуществили построение мультипланарных реконструкций изображения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - фронтальной и сагиттальной, на которых выявили локализацию, объем и характер внутренней структуры замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата левой бедренной кости. При выявлении возможных сформировавшихся костных дефектов коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата нарушение процессов его формирования не обнаружено.

Осуществили оценку стадии формирования коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата по всему периметру исследуемой левой бедренной кости пациентки на аксиальных срезах. Выполнили измерение плотности по периметру коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата левой бедренной кости пациентки в единицах Хаунсфилда (HU), а также измерили в единицах Хаунсфилда (HU) плотность материнской кости по периметру в смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом ее проксимального и дистального отломках левой бедренной кости. Вычислили показатель среднеарифметической плотности коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациентки на уровне 1030 HU (единиц Хаунсфилда). Вычислили показатели среднеарифметической плотности коркового слоя материнской кости по периметру в смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом ее проксимальном и дистальном отломках левой бедренной кости и установили среднеарифметическую плотность коркового слоя материнской кости по периметру проксимального отломка на уровне 1304 HU (единиц Хаунсфилда) и на уровне 1258 HU (единиц Хаунсфилда) для дистального отломка.

Вычисление отношения показателя среднеарифметической плотности коркового слоя замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата пациента к показателю среднеарифметической плотности его материнской кости в смежных с замедленно консолидирующимся дистракционным регенератом ее проксимальном отломке дало значение 0,789 и значение 0,819 в ее дистальном отломке.

Вычисленные относительные значении превышают уровень показателя 0,77, что позволило установить факт прохождения естественного процесса консолидации замедленно консолидирующегося дистракционного регенерата при достаточности стадии метаболической зрелости, а также с расчетной и прогнозируемой скоростью формирования компактной костной ткани.