Способ измерения ликворо-краниального индекса на основе математической модели

Изобретение относится к области медицины, в частности, к нейрохирургии, неврологии и может быть применено при расчете ликворо-краниального индекса у пациентов с нозологической формой, в клиническом течении, терапии и прогнозировании которого весомая роль принадлежит ликвородинамике и уровню внутричерепного давления.

Предполагаемый способ позволяет достоверно рассчитать объем ликворных пространств и ликворокраниальный индекс на основе магнитно-резонансной и/или компьютерной томографии при помощи построения математической модели.

Известен способ расчета соотношения ткани мозга, крови и ликвора. Согласно авторским пропорциям на вещество мозга приходится 80-85% интракраниального объема, на ликвор и кровь 5-15% и 3-6% соответственно [Marchac D. «Lefront flottant»: Traitement precoce des faciocraniostenoses / D. Marchac, D. Renter // Chir. Plast. - 1979. - Vol. 24. - 121 p.; McBride L.A. Cystoventricular shunting of intracranial arachnoid cysts / L.A. McBride, K.R. Winston, J.E. Freeman // Pediatr Neurosurg. - 2003. - Vol. 39, №6. - P. 323-3299].

Недостатками данного способа являются: существенный разброс крайних значений процентных соотношений, используемых при расчетах (так разница между максимальным и минимальным расчетным уровнем ликвора и крови составляет соответственно трехкратное и двукратное значение), что автоматически приравнивает данную методику к недостоверным в клинической практике; при поражении мозга формируется патологическая система, в структуре которой ведущими являются деформация и окклюзия ликворных путей, снижение перфузионного давления и ишемия мозга на фоне ликворной гипертензии, а использование процентного соотношения согласно данной методике в таком случае будет заведомо нецелесообразным и недостоверным, так как не будет учитывать процессы, протекающие в структурах головного мозга.

Известен способ определения ликворо-краниального индекса методом прямого посмертного измерения объема мозга [Автандилов Г.Г. Основы патологоанатомической практики: руководство / Г.Г. Автандилов. - М.: РМАПО, 1994. - 512 с.] В патологоанатомической практике широко используется данный метод прямого посмертного измерения объема мозга, составлены специализированные таблицы долженствующей массы мозга, объема ликворных пространств в зависимости от возраста.

Недостатками данного способа являются: его приближенный, а не истинный характер; существенная погрешность, связанная с посмертным спадением стенок ликворных пространств, а также усредненностью в подходе к расчетам и отсутствием возможности учета индивидуальных особенностей, развившихся вследствие наличия той или иной патологии; невозможность использования в клинической практике, так как используется только на трупном материале.

Известен способ определения ликворо-краниального индекса методом определения объемов внутричерепных компонентов «in vivo» с помощью компьютерной и/или магнитно-резонансной томографии. Основным преимуществом метода является выявление градаций плотностей объекта, что позволяет дифференцировать различные ткани и анатомические образования. Существующая техника позволяет получать аксиальные, полуаксиальные и фронтальные срезы черепа, на которых можно распознавать анатомические образования, важные в диагностическом и хирургическом отношениях [Sahar A. Choroidal origin of cerebrospinal fluid / A. Sahar // Isr. J. Med. Sci. - 1972. - Vol. 8. - P. 594. Ventureyra E. Reduction cranioplasty for neglected hydrocephalus / E. Ventureyra, V. DaSilva // Surg. Neurol. - 1981. - Vol. 15. - P. 236-238.].

Методика компьютерно-томографической морфометрии, основанная на количественном определении объемов тканей по заданным денситометрическим интервалам, выражающимся в единицах Хаунсфилда, может быть использована для определения объема мозга и количества ликвора в полости черепа, посредством определения ликворо-краниального индекса «in vivo» [Бахарев А.В. Количественная оценка церебральных изменений по данным компьютерной томографии / А.В. Бахарев, В.К. Стороженко, А.Ю. Савченко // Лучевая диагностика на рубеже столетий. - СПб. - 1999. - С. 43-45].

Недостатками данного способа являются: необходимость нестандартного, дополнительного, дорогостоящего программного обеспечения, что существенным образом удорожает процедуру расчета; невозможность точного расчета объема ликворных пространств в случае развития в них или в каком либо изолированном пространстве патологического процесса, появления какого-либо включения, тромба; существенные погрешности в расчетных величинах на фоне объемного образования в головном мозге, острых нарушениях мозгового кровообращения, генерализованных воспалительных процессах в оболочках головного мозга.

ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ - максимально приближенный к анатомическим особенностям расчет по оригинальной формуле ликворо-краниального индекса на основе суммы ширины боковых желудочков и третьего желудочка (мм), полученных при проведении магнитно-резонансной и/или компьютерной томографии.

Поставленная задача решается тем, что измерение ликворо-краниального индекса производится на основе математической модели расчета в зависимости от величины N по следующей формуле:

ЛКИ=0,50102* N^0,4103

где ЛКИ - ликворо-краниальный индекс,

N – показатель, равный сумме ширины боковых желудочков и третьего желудочка, мм.

Примечание. Данный метод разработан для расчета ЛКИ в диапазоне значения N от 10 мм до 35 мм.

Описание методики: сущность изобретения заключается в способе расчета ликворо-краниального индекса на основе данных краниометрии (бипариетальный размер) и данных вентрикулометрии (ширина боковых желудочков и 3 желудочка) измеряемых при рутинном стандартном наборе параметров, фиксируемых при компьютерной и/или магнитно-резонансной томографии.

После получения индивидуальных величин ширины боковых желудочков и 3 желудочка производится расчет ликворо-краниального индекса на основе математической формулы:

ЛКИ=0,50102* N^0,4103

где ЛКИ - ликворо-краниальный индекс,

N – показатель, равный сумме ширины боковых желудочков и третьего желудочка, мм.

Преимуществом данного метода, от выше перечисленных методик является высокая достоверность как при физиологическом состоянии организма, так и при патологических процессах локального и/или генерализованного характера; техническая простота; материальная доступность.

ПРИМЕР. Проведен ретроспективный анализ краниометрических показателей 27 пациентов, которым проводилось компьютерная и/или магнитно-резонансная томография головного мозга с компьютерной морфометрией и расчетом ликворо-краниального индекса, а также расчетом других показателей размеров ликворных пространств. У всех пациентов не было грубых отклонений от нормы. На основании полученных данных проводилось построение математической модели.

Для построения математической модели зависимости ликворо-краниального индекса от краниовентрикулометрических параметров на первом этапе исследования была построена матрица корреляций между различными индексами, отражающими размеры ликворных путей, а также показателями, отражающими объем полости черепа (таблица 1).

Исходя из таблицы 1, в качестве показателя, определяющего величину ликворо-краниального индекса, был выбран показатель, равный сумме ширины боковых желудочков и третьего желудочка (N), Т=0,25.

На втором этапе исследования был построен график в системе координат, отражающий связь ликворо-краниального индекса и значения показателя N (фигура 1).

На графике изображен также линейный тренд, отражающий взаимосвязь исследуемых показателей.

На третьем этапе исследования необходимо было определить уравнение искомой кривой. Поскольку линейное уравнение очень грубо приближается к значениям искомых величин, проведен нелинейный регрессионный анализ с построением графика типа:

ЛКИ=а N^b;

где ЛКИ - ликворокраниальный индекс,

a, b - коэффициенты,

N - показатель, равный сумме ширины боковых желудочков и третьего желудочка, мм.

Уравнение регрессии получено графическим и алгебраическим методом (см. Приложение). Коэффициенты уравнения представлены в таблице 2.

Таким образом, уравнение зависимости ликворо-краниального индекса от величины N выглядит следующим образом:

ЛКИ=0,50102* N^0,4103;

где ЛКИ – ликворо-краниальный индекс,

a, b - коэффициенты,

N - показатель, равный сумме ширины боковых желудочков и третьего желудочка, мм.

Примечание. Данный метод разработан для расчета ЛКИ в диапазоне значения N от 10 мм до 35 мм.

На основании полученного уравнения построена номограмма, облегчающая математические вычисления при необходимости определения ликворо-краниального индекса (фигура 2).

Литература.

1. Петри, А.В. Наглядная медицинская статистика: пер. с англ.; под ред. В.П. Леонова / А. Петри, К. Сэбин. - Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 165 с.

2. Практикум по эконометрике: Учеб. пособие / И.И. Елисеева, С.В. Курышева, Н.М. Гордеенко и др.; Под ред. И.И. Елисеевой. - M.: Финансы и статистика, 2001, с. 49..105.

3. Сайт www.math.semestr.ru

4. Клиническое применение магнитно-резонансной томографии в оценке состояния жизненно важных органов при злокачественной артериальной гипертонии / Ю.Н. Беленков [и др.] // Кардиология. - 1989. - №11. - С. 47.

5. Корниенко В.Н. Детская нейрорентгенология / В.Н. Корниенко, В.И. Озерова. - М., - 1993. - С. 268-309.

6. Лебедев Б.В. Фенилкетонурия у детей / Б.В. Лебедев, М.Г Блюмина. - М.. 1972. - 44 с.

7. Marchac D. «Lefront flottant»: Traitement precoce des faciocraniostenoses / D. Marchac, D. Renter // Chir. Plast. - 1979. - Vol. 24. - 121 p.

8. Koch R.K. Acute subdural hematoma: outcome prediction / R.K. Koch, H. Akdemir, I.S. Oktem // Neurosurg. Rev. - 1997. - Vol. 20, №4. - P. 239-244.

9. McBride L.A. Cystoventricular shunting of intracranial arachnoid cysts [Электронный ресурс] / L.A. McBride. - 2003. - Режим доступа: Pediatr Neurosurg. mcbride.lori@tchden.org [PubMed - indexed for MEDLINE]/

10. Ojemann I.G. Further experience with the syndrome of "normal" pressure hydrocephalus / I.G. Ojemann, C.M. Fisher, R.D. Adams // J. Neurosurg. - 1969. - Vol. 31, N 3. - P. 279-294.

11. Изменения механических свойств головного мозга при развитии они мозга, вызванного повторным венозным застоем / М.Л. Иткис [и др.] // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 1982. - №4 - С. 64-68.

12. Квитницкий - Рыжов Ю.Н. Современное учение об отеке и набухании головного мозга / Ю.Н. Квитницкий - Рыжов - Киев. - 1988 - 184 с.

13. Ким А.В. Вентрикулосинусные операции в лечении гидроцефалии / А.В. Ким, И.В. Шаломов // Нейрохирургия. - 2000. - №1-2. С. 79.

14. Кушель Ю. Частные вопросы детской нейрохирургии [Электронный ресурс]. - 2003. - Режим доступа: www.PedsNeurosurgery.ru

15. Шток В.Н. Фармакотерапия в неврологии: практическое руководство / В.Н. Шток. - М.: ООО «Медицинское информационное агенство», 2006. - 480 с.

16. Andrews P. Secondary insults during intrahospital transport of head injured patients / P. Andrews, J. Piper // Lancet. - 1990. - Vol. 335. - P. 327.

17. Chesnut R.M. The role of secondary brain injury in determining outcome from severe head injury / R. Chesnut, L. Marshall, M. Klauber // J. Trauma. - 1993. - Vol. 34. - P. 216-222.

18. Griswold W.R. Intracranial pressure monitoring in severe hypertensive encephalopathy / W.R. Griswold, J. Viney, S.A. Mendoza // Crit. Care Med. - 1981. - Vol. 9. - P. 573-576.

19. Автандилов Г.Г. Основы патологоанатомической практики: руководство / Г.Г. Автандилов. - М.: РМАПО, 1994. - 512 с.

20. Sahar A. Choroidal origin of cerebrospinal fluid / A. Sahar // Isr. J. Med. Sci. - 1972. - Vol. 8. - P. 594.

21. Ventureyra E. Reduction cranioplasty for neglected hydrocephalus / E. Ventureyra, V. DaSilva // Surg. Neurol. - 1981. - Vol. 15. - P. 236-238.

22. Бахарев А.В. Количественная оценка церебральных изменений по данным компьютерной томографии / А.В. Бахарев, В.К. Стороженко, А.Ю. Савченко // Лучевая диагностика на рубеже столетий. - СПб, - 1999. - С. 43-45.