Способ оценки структурных особенностей скелетных мышц

Изобретение относится к медицине, а именно к ультразвуковой диагностике, и может быть использовано для оценки структурных особенностей скелетных мышц. Проводят поперечное ультразвуковое сканирование мышц с проведением компрессионно-дистракционной нагрузки. Определяют зону интереса по длиннику мышцы. Дополнительно осуществляют ее продольное сканирование. Исследуют мышцу до удлинения конечности, в процессе удлинения, на фиксации и после нее, определяют модальное значение гисторафического распределения эхоплотности мышцы и рассчитывают относительную структурно-сонографическую неоднородность мышцы (ОССНМ), используя математическое выражение: ОССНМ=[N(long)-N(transv)]/N(long). При значениях ОССНМ≥0,3 структурные особенности соответствуют физиологически нормальной структурной неоднородности мышц, при 0,3>ОССНМ≥0,1 - умеренно пониженной, а при величине ОССНМ<0,1 или отрицательных значениях - низкой. Способ неинвазивен, позволяет оценить структурно-сонографическую количественную неоднородность скелетных мышц под воздействием пролонгированных деформационных нагрузок и в простнагрузочном/восстановительном периоде. 8 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к диагностике с использованием ультразвуковых волн, в частности предназначено для диагностики состояния скелетных мышц при воздействии деформации.

Известен способ определения функционального состояния мышц голени, в котором измеряют изометрические максимумы момента силы мышц голени на всем протяжении амплитуды движений в голеностопном суставе, по приросту длины мышц (показатель растяжимости) от длины покоя, соответствующей максимальному значению момента силы, до длины, при которой сила снижается до нуля (а.с. СССР 1690684. Опубл. 15.11.91. Бюл.№ 42).

Однако данный способ не позволяет осуществить процедуру измерения момента силы мышц конечности мышц при наложенном аппарате внешней фиксации, прижизненно осуществить визуализацию мышечной структуры и уровень ее морфофункциональной перестройки в условиях деформационной нагрузки, в раннем восстановительном периоде, кроме того, данный способ невозможно осуществить при отсутствии движений в смежных суставах (анкилозе, парезе малоберцового нерва).

Известен способ диагностики морфофункциональных изменений мышц с использованием рентгеноконтрастного вещества, в частности неионного препарата «Омнипак», в котором на рентгенограмме определяют структуру мышцы в виде ее продольной или косопродольной исчерченности, изменение длины и скользящую функцию брюшка (дифференциация или дедифференциация) (Патент RU № 2254055. Опубл. 20.06.2005. Бюл. № 17).

Однако при использовании известного способа оценку исследуемых мышц возможно выполнить только в сагиттальной и фронтальной плоскостях, что ограничивается его техническими возможностями; известный способ сопряжен с выполнением внутримышечных инъекций, что ограничивает его использование при выраженных патологических изменениях мышц у ортопедо-травматологических больных.

Известен способ дифференцированной оценки структуры мышечной ткани нижних конечностей, в котором методом ультразвукового сканирования определяют структуру камбаловидной и икроножной мышц через построение ультразвуковой амплитудной гистограммы, в зависимости от градации величины пиков гистограмм определяют нормальное или патологическое состояние мышц у больных с облитерирующим атеросклерозом (Патент RU № 2204945. Опубл. 27.05.2003 г.).

Однако данный способ предназначен для задней группы мышц нижних конечностей, имеет возрастное ограничение, способ не предусматривает структурную неоднородность мышц при продольном и поперечном сканировании и не содержит критериев оценки мышц у ортопедо-травматологических больных.

Известна методика ультразвуковой диагностики патологии поперечно-полосатых мышц, на основании которой были определены сонографические признаки (линейные и объемные параметры) повреждений и заболеваний мышц (грыжи и опухоли) (С.П.Миронов, Н.А.Еськин, А.К.Орлецкий с соавт. // Ультразвуковая диагностика патологии поперечнополосатых мышц. - Вестник травматологии и ортопедии им. П.П.Приорова, 2005, № 1).

Однако данный способ предусматривает преимущественно качественный анализ особенностей структуры мышечной ткани (гиперэхогенность, гипоэхогенность) у пациентов с травмами мягких тканей и локальные патологические изменения в ней, а также использование датчиков с переменной частотой (5-12 МГц), что не позволяет провести количественный анализ акустических свойств морфоструктурных изменений в мышцах.

Задачей предложенного изобретения является неинвазивная прижизненная оценка структурно-сонографической количественной неоднородности скелетных мышц под воздействием пролонгированных деформационных нагрузок и в постнагрузочном/восстановительном периоде.

Поставленная задача решается тем, что в способе оценки структурных особенностей скелетных мышц, включающем поперечное ультразвуковое сканирование мышц, определение зоны интереса и выполнение расчетов с использованием математических выражений, к конечности прикладывают компрессионно-дистракционные нагрузки, зону интереса определяют по длиннику мышцы, осуществляют ее продольное сканирование на уровне брюшка мышцы и исследуют мышцу до удлинения конечности, в процессе удлинения, на фиксации и после нее, затем определяют модальное значение гисторафического распределения эхоплотности мышцы и рассчитывают относительную структурно-сонографическую неоднородность мышцы (ОССНМ), используя математическое выражение:

ОССНМ=[N(long)-N(transv)]/N(long),

где N(long) - модальное значение гистограммы распределения эхоплотности исследуемой мышцы при продольном ультразвуковом сканировании в ус.ед. серой шкалы;

N(trans) - модальное значение гистографического распределения эхоплотности мышцы при поперечном ультразвуковом сканировании в ус.ед. серой шкалы,

при значениях ОССНМ≥0, 3 структурные особенности соответствуют физиологически структурной неоднородности мышц, при 0,3>ОССНМ≥0,1 - умеренно пониженной, а при величине ОССНМ<0,1 или отрицательных значениях - низкой или инвертированной.

Настоящее изобретение поясняют подробным описанием, примерами выполнения способа и чертежами, на которых:

Фиг.1.- диаграммы эхоплотности передней болышеберцовой мышцы укороченной голени б-го И. до дистракции (1), в процессе ее (2), релаксации (3) и в восстановительном периоде(4).

Фиг.2 - график значений ОССНМ передней большеберцовой мышцы укороченной голени больного И. до дистракции (1), в процессе ее (2), релаксации (3) и в восстановительном периоде (4).

Фиг.3 - диаграммы эхоплотности мышц лучевой группы предплечья больного Л. до дистракции (1), в процессе ее (2), релаксации (3) и в восстановительном периоде (4).

Фиг.4 - график значений ОССНМ лучевого разгибателя запястья укороченного предплечья больного Л. до дистракции (1), в процессе ее (2), релаксации (3) и в восстановительном периоде (4).

Фиг.5 - продольный УЗ-срез плечелучевой мышцы пораженного предплечья больного Л. до лечения.

Фиг.6 - поперечный УЗ-срез плечелучевой мышцы пораженного предплечья больного Л. до лечения.

Фиг.7 - продольный УЗ-срез плечелучевой мышцы пораженного предплечья того же больного через 2 мес после оперативного удлинения.

Фиг.8 - поперечный УЗ-срез плечелучевой мышцы пораженного предплечья того же больного через 2 мес после оперативного удлинения.

Способ осуществляется следующим образом.

После укладки пациента в горизонтальное положении (лежа на спине) устанавливают ультразвуковой датчик с несущей частотой 7,5 МГц в средней трети сегмента конечности параллельно ее продольной оси. Осуществляют продольное ультразвуковое сканирование мышцы. Затем устанавливают датчик перпендикулярно продольной оси сегмента на срединном уровне брюшка мышцы и получают поперечные УЗ-срезы мышц. В режиме on line на сонограммах проводят статистическую компьютерную обработку полученных срезов, для чего с помощью курсора очерчивают участок лоцируемой мышцы и выполняют гистографический анализ с определением модальных значений распределений эхоплотности мышечной ткани. Зафиксировав результаты гистографического анализа на экране монитора и используя полученные моды гистограмм эхоплотности при продольном и поперечном ультразвуковом сканировании, рассчитывают относительную структурно-сонографическую неоднородность мышц (ОССНМ) при помощи математического выражения:

ОССНМ=[N(long)-N(transv)]/N(long),

где N(long) - модальное значение гистограммы распределения эхоплотности исследуемой мышцы при продольном ультразвуковом сканировании в ус.ед. серой шкалы; N(trans) - модальное значение эхоплотности мышцы при поперечном ультразвуковом сканировании в ус.ед. серой шкалы.

Вычисленные показатели до начала деформации сравнивают с полученным значением ОССНМ при дистракции, в процессе релаксации (фиксации) и в восстановительном периоде.

Полученные значения при ОССНМ≥0,3 соответствуют физиологически нормальной структурной неоднородности мышц; при 0,3>ОССНМ≥01 - умеренно пониженной; при величине ОССНМ 0,1 или отрицательных значениях - низкой или инвертированной структурной неоднородности мышц.

Примеры клинического применения способа

Пример 1: Больной И., 5 лет. Медицинская карта стационарного больного № 1241. Диагноз: врожденное укорочение правой голени, аплазия малоберцовой кости. УЗИ мышцы голени - m. tibialis anterior - в исходном состоянии до оперативного лечения, в дистракционном периоде, в периоде релаксации, в восстановительном периоде после снятия аппарата.

Пациент находился в горизонтальном положении, лежа на спине. Линейный датчик устанавливали продольно в средней трети сегмента конечности в проекции брюшка исследуемой мышцы. Осуществляли сонографию передней группы мышц голени. Получали поперечные и продольные УЗ-срезы передней большеберцовой мышцы голени (m. tibialis anterior), в режиме on line проводили компьютерную обработку полученных срезов с определением модальных значений распределений эхоплотности выделенной области мышцы.

Используя математическое выражение ОССНМ=[N(long)-N(transv)]/N(long), рассчитывали уровень относительной сонографически структурной неоднородности до начала приложения деформационной нагрузки (1), в периоде дистракции (2), после ее прекращения (3) и в восстановительном периоде после снятия аппарата (4):

(1) ОССНМ m. tibialis anterior=(45-57)/45=0,4;

(2) OCCHM m. tibialis anterior=(34-28)/34=0,18;

(3) OCCHM m. tibialis anterior=(20-27)/20=-0,35;

(4) OCCHM m. tibialis anterior=(38-36)/38=0,05.

Характеристики OCCHM m. tibialis anterior до дистракции соответствуют физиологически нормальной структурной неоднородности мышц, в процессе дистракции соответствуют умеренно пониженной, в стадии релаксации - инвертированной неоднородности мышц, в восстановительном периоде - низкой.

Пример 2: Больной Л., 7,5 лет. Медицинская карта стационарного больного № 50278, Диагноз: врожденная аномалия развития левой верхней конечности. Локтевая косорукость. Гипоплазия левой верхней конечности. Трехпалая кисть. Синдактилия II-III пальцев. УЗИ плечелучевой мышцы (m. brachioradialis) пораженного предплечья в исходном состоянии - до оперативного лечения, в процессе воздействия деформационной нагрузки - дистракционном периоде, в периоде релаксации (фиксации), в восстановительном периоде после снятия аппарата.

Пациент находился в горизонтальном положении, лежа на спине. Линейный датчик устанавливали в средней трети пораженного предплечья продольно параллельно продольной оси конечности - в проекции брюшка плечелучевой мышцы. Осуществляли сонографию плечелучевой мышцы, получали ее поперечные и продольные УЗ-срезы, в режиме on line проводили компьютерную обработку полученных сонограмм с определением моды гистограммы распределений эхоплотности выделенной курсором области мышцы.

Используя математическое выражение OCCHM=[N(long)-N(transv)]/N(long), рассчитывали уровень относительной сонографически структурной неоднородности до начала приложения деформационной нагрузки (1), в периоде дистракции (2), после ее прекращения (3) и в восстановительном периоде после снятия аппарата (4):

(1) OCCHM m. brachioradialis=(39-31)/39=0,21;

(2) OCCHM m. brachioradialis=(22-20)/22=0,09;

(3) OCCHM m. brachioradialis=(41-36)/41=0,12;

(4) OCCHM m. brachioradialis=(29-19)/29=0,34.

Характеристики OCCHM плечелучевой мышцы пораженного предплечья в исходном состоянии соответствуют умеренно пониженной сонографически структурной неоднородности плечелучевой мышцы, в процессе дистракции - низкой, в стадии релаксации - умеренно пониженной, в восстановительном периоде - физиологически нормальной структурной неоднородности плечелучевой мышцы.

Предлагаемый способ позволяет отслеживать на основе количественной оценки динамику структурно-сонографической неоднородности скелетной мышцы в режиме on line в процессе ее деформирования, при релаксации и в восстановительном периоде.

Предлагаемый способ применим при ультразвуковом исследовании на серийных ультразвуковых сканерах, не несет лучевой нагрузки, недорогостоящий, не ограничивает число проводимых сонографических исследований. Он позволяет оценивать особенности пространственной структуры мышц при изменении их биомеханического состояния у ортопедо-травматологичнских больных и при пластических операциях на мягких тканях конечностей и не противопоказан при наличии металлических конструкций в теле человека.

Предлагаемый способ используют в ФГУ РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А.Илизарова Росмедтехнологий, а именно: в клинико-экспериментальном отделе функциональных исследований костно-мышечной системы.

Способ оценки структурных особенностей скелетных мышц, включающий поперечное ультразвуковое сканирование мышц, определение зоны интереса и выполнение расчетов с использованием математических выражений, отличающийся тем, что к конечности прикладывают компрессионно-дистракционные нагрузки, зону интереса определяют по длиннику мышцы, дополнительно осуществляют ее продольное сканирование на уровне брюшка мышцы и исследуют мышцу до удлинения конечности, в процессе удлинения, на фиксации и после нее, определяют модальное значение гисторафического распределения эхоплотности мышцы и рассчитывают относительную структурно-сонографическую неоднородность мышцы (ОССНМ), используя математическое выражение
ОССНМ=[N(long)-N(transv)]/N(long),
где N(long) - модальное значение гистограммы распределения эхоплотности исследуемой мышцы при продольном ультразвуковом сканировании, усл. ед. серой шкалы;
N(transv) - модальное значение гистографического распределения эхоплотности мышцы при поперечном ультразвуковом сканировании, усл. ед. серой шкалы, при значениях ОССНМ≥0,3 структурные особенности соответствуют физиологически нормальной структурной неоднородности мышц, при 0,3>ОССНМ≥0,1 - умеренно пониженной, а при величине ОССНМ<0,1 или отрицательных значениях - низкой.