Способ прижизненного определения пространственных координат точки головного мозга

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для прижизненного определения пространственных координат точки головного мозга. Получают изображения-срезы головного мозга с помощью компьютерной или магнитно-резонансной томографии: фронтальный или горизонтальный срез, содержащий исследуемую точку, срединный сагиттальный срез. Используя систему координат, определяют абсциссу, ординату, аппликату исследуемой точки. Способ позволяет увеличить точность определения координат, учитывая индивидуальные особенности параметров мозга. 2 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрорентгенологии, анатомии, неврологии и нейрохирургии, и может быть использовано для изучения индивидуальной прижизненной топографической анатомии головного мозга, определения координат, задающих пространственное расположение любой точки головного мозга, что применимо при проведении операций на головном мозге, в том числе и стереотаксических.

Известно несколько способов метрического исследования топографии органов. Способ макроскопической морфометрии головного мозга в норме и при различных патологических процессах (Л.В.Василевская, 2000; А.Н.Бирюков, 2005) позволяет определить размеры различных анатомических отделов головного мозга и патологического очага, но не позволяет проводить координатную привязку. Наиболее близким к предложенному способу является способ исследования стереотаксических координат различных анатомических образований (В.Г.Богданов, М.О.Соловьева, Н.Н.Дубовик и др., 2005). Он позволяет определить координаты точек, но только на препаратах головного мозга, причем с фиксированным началом координат, которое привязывается к середине межспаечной линии. Расположение этой точки относительно передних, задних, верхних и нижних точек мозга неодинаково у людей с разной формой черепа и размерами мозга.

Недостатками последнего способа, по мнению авторов, являются следующие моменты:

1. Способ исследования применим лишь к трупному материалу, что не позволяет проводить с его помощью прижизненное определение координат;

2. Параметры, получаемые с помощью этого способа, искажаются по сравнению с реальными прижизненными параметрами за счет посмертных изменений в мозге и изменений, связанных с обработкой трупного материала в процессе исследования;

3. Срезы мозга при приготовлении анатомических препаратов вызывают различную смещаемость и деформацию тканей вследствие разных их твердости и упругости;

4. Есть привязка начала координат к определенной центральной анатомической структуре, что не учитывает индивидуальных особенностей мозга.

Цель настоящего изобретения - возможность прижизненного количественного исследования головного мозга с использованием трехмерной системы координат по томограммам в области любого томографического среза. При этом начало координат привязывается не к какой-либо конкретной центральной анатомической структуре, а к крайним передней и верхней точкам мозга, т.е. расположение нулевой точки зависит от индивидуальных размеров и формы мозга. Способ позволяет одновременно проводить определение размеров, измерение площади изучаемых объектов.

Способ может быть применен для определения взаимного расположения и размеров отделов мозга, диагностики и определения локализации патологических процессов, оценки некоторых критериев оперативных доступов, создания трехмерных моделей мозга и патологических процессов, происходящих в нем.

Существенное отличие изобретения от существующих способов заключается в том, что определение пространственных координат точек проводится прижизненно по томограммам. Определение координат возможно для любой точки любого томографического среза, даже если неизвестно, на каком расстоянии от начала координат проходил этот срез. При этом расположение нулевой точки определяется по передней и верхней точкам мозга, что индивидуально для каждого человека и зависит от размеров и формы мозга. Возможно также определение размеров, измерение площади изучаемых объектов.

Способ осуществляется следующим образом.

Срединное сагиттальное изображение (срез) головного мозга, полученное с помощью компьютерной или магнитно-резонансной томографии (при правильном стандартном положении головы больного), совмещается с двумерной системой координат (фиг.1) так, чтобы сагиттальная ось Ох проходила через переднюю точку лобной доли, а вертикальная ось Oy - через верхнюю точку теменной доли. Положительное направление сагиттальной оси (ось Ox) - вперед, положительное направление вертикальной оси (ось Oy) - вверх (фиг.2).

Далее определяется координата среза, содержащего необходимую точку, по оси X (для фронтальных срезов) или по оси Y (для горизонтальных срезов). Для этого с помощью измерительного прибора (циркуль-измеритель, линейка и др.) или с помощью компьютерных программ обработки графической информации (Adobe Photoshop и т.д.) на горизонтальном срезе определяется расстояние между серединой отрезка, соединяющего передние крайние точки полушарий (или передней точкой мозга), и серединой отрезка, соединяющего задние крайние точки полушарий (или задней точкой мозга). Если срез фронтальный, то таким же образом определяется расстояние (в зависимости от того, чем на томограмме представлены верхняя и нижняя точки мозга) между верхней и нижней точками мозга (если крайние верхняя и нижняя точки мозга являются участками непарных образований), либо между серединой отрезка, соединяющего крайние верхние точки полушарий, и серединой отрезка, соединяющего крайние нижние точки полушарий большого мозга или мозжечка. На срединном сагиттальном срезе находится (подбирается) та прямая (далее прямая а, параллельная оси Ox, если исследуемая точка находится в горизонтальном срезе, или параллельная оси Oy, если исследуемая точка находится во фронтальном срезе), расстояние между наиболее удаленными точками мозга, лежащими на которой, равно результату предыдущего измерения. Координата (абсцисса для фронтальных срезов и ордината для горизонтальных) точки пересечения этой прямой с осью Ox или Oy (точка А) будет абсциссой или ординатой соответственно исследуемой точки.

Далее находится точка пересечения плоскости среза, в котором находится исследуемая точка, с осью Oy (если срез горизонтальный) или с осью Ox (если срез фронтальный). Для этого на срединном сагиттальном срезе определяется расстояние между точкой пересечения прямой а с осью Oy (если срез горизонтальный) или с осью Ох (если срез фронтальный) и крайней передней точкой мозга на срезе (если срез горизонтальный) или крайней верхней точкой мозга на срезе (если срез фронтальный), лежащей на прямой а, т.е. определяется абсцисса крайней передней точки мозга на срезе (если срез горизонтальный) или ордината крайней верхней точки мозга на срезе (если срез фронтальный). Зная эту координату, определяется расположение точки пересечения плоскости среза с перпендикулярной этому срезу осью (т.е точки В, проекцией которой на прямой а является точка А). На горизонтальном срезе она удалена кзади (при положительной координате точки А) или кпереди (при отрицательной координате точки А) от переднего края мозга или середины отрезка, соединяющего передние крайние точки полушарий. На фронтальном срезе она удалена книзу от верхнего края мозга (при положительной координате точки А) или кверху (при отрицательной координате точки А).

Далее если срез, содержащий исследуемую точку, горизонтальный, то он совмещается с двумерной системой координат так, чтобы сагиттальная ось Ох проходила через точку В, середину отрезка, соединяющего передние крайние точки полушарий (или через переднюю точку мозга), и середину отрезка, соединяющего задние крайние точки полушарий (или через заднюю точку мозга). Ось Oz должна проходить через точку В перпендикулярно оси Ox. Положительное направление оси Oz - слева направо. Точка В имеет нулевую координату по оси Ox и по оси Oz. Из исследуемой точки опускается перпендикуляр на ось Ox. Абсцисса точки пересечения этого перпендикуляра и оси Ох будет абсциссой исследуемой точки. Далее из исследуемой точки опускается перпендикуляр на ось Oz. Аппликата точки пересечения этого перпендикуляра и оси Oz будет аппликатой исследуемой точки.

Если срез, содержащий искомую точку, фронтальный, то он совмещается с двумерной системой координат так, чтобы вертикальная ось Oy проходила через точку В, крайние верхнюю и нижнюю точками мозга, либо через точку В, середину отрезка, соединяющего крайние верхние точки полушарий, и середину отрезка, соединяющего крайние нижние точки полушарий большого мозга или мозжечка. Ось Oz должна проходить через точку В перпендикулярно оси Oy. Положительное направление оси Oz - слева направо. Точка В имеет нулевую координату по оси Oy и по оси Oz. Из исследуемой точки опускается перпендикуляр на ось Oy. Ордината точки пересечения этого перпендикуляра и оси Oy будет ординатой исследуемой точки. Далее из исследуемой точки опускается перпендикуляр на ось Oz. Аппликата точки пересечения этого перпендикуляра и оси Oz будет аппликатой исследуемой точки.

Единичный отрезок системы координат при применении сетки на прозрачной основе выбирается длиной 1 мм, поскольку такой единичный отрезок сопоставим с наименьшими структурными элементами, а контуры сетки не вносят погрешностей в изображение. Реальные координаты определяются с учетом масштаба томограммы.

С помощью способа возможно определять сагиттальные, фронтальные и горизонтальные размеры. Возможно также измерять площадь изучаемых объектов. Это достигается путем подсчета количества квадратов со стороной в один единичный отрезок, умещающихся на объекте.

Разработанный способ был использован при определении координат передней, верхней и задней точек боковых желудочков мозга с обеих сторон у 30 человек без патологии мозга по данным магнитно-резонансной томографии. Результаты исследования показаны в таблицах 1-2.

Литература

1. Бирюков А.Н. Морфометрическая методика описания магнитно-резонансных томограмм // Медицинские приборы и технологии / Под ред. Гусейнова А.З. и Савельева В.В. - Тула: ТулГУ, 2005. - С.98-101.

2. Богданов В.Г., Соловьева М.О., Дубовик Н.Н. и др. Стереотаксические координаты задней мозговой артерии женщин и мужчин в зависимости от высотнопродольного индекса большого мозга // Новые технологии в медицине (морфологические, экспериментальные, клинические и социальные аспекты): сб. трудов, посвященный 70-летию Сталиградского - Волгоградского медицинского института - академии - университета. - Волгоград: Принт, 2005. - С.33-36.

3. Василевская Л.В. Клинико-морфометрический анализ внутримозговых кровоизлияний.: Автореф. дисс…канд. мед. наук. / ГОУ ВПО РязГМУ им. акад. И.П.Павлова. - Рязань, 2000. - 172 с.

Таблица 1
КООРДИНАТЫ ПЕРЕДНЕЙ, ВЕРХНЕЙ И ЗАДНЕЙ ТОЧЕК ПРАВОГО БОКОВОГО ЖЕЛУДОЧКА ГОЛОВНОГО МОЗГА, М±m, мм
	Передняя точка	Верхняя точка	Задняя точка
Абсцисса	37,52±1,49	-19,06±1,15	-27.48±1,43
Ордината	-1,33±1,02	9,35±0,94	-12,50±1,31
Аппликата	40,52±1,23	22,53±1,09	20,81±0,82

Таблица 2
КООРДИНАТЫ ПЕРЕДНЕЙ, ВЕРХНЕЙ И ЗАДНЕЙ ТОЧЕК ЛЕВОГО БОКОВОГО ЖЕЛУДОЧКА ГОЛОВНОГО МОЗГА, М±m, мм
	Передняя точка	Верхняя точка	Задняя точка
Абсцисса	36,48±1,22	-19,42±0,51	-26,56±1,31
Ордината	-1,51±0,97	2,57±0,20	-13,02±1,20
Аппликата	-39,33±1,56	-6,39±0,52	-20,15±1,01

Способ прижизненного определения пространственных координат точки головного мозга, включающий в себя использование трехмерной системы координат и изображений-срезов головного мозга, полученных с помощью компьютерной или магнитно-резонансной томографии при правильном стандартном положении головы больного, отличающийся тем, что совмещают переднюю точку лобной доли и верхнюю точку теменной доли мозга на срединном сагиттальном томографическом срезе с положительными лучами осей абсцисс и ординат соответственно; в случае, если срез, содержащий исследуемую точку, горизонтальный, определяют расстояние между серединой отрезка, соединяющего передние крайние точки полушарий или передней точкой мозга, и серединой отрезка, соединяющего задние крайние точки полушарий или задней точкой мозга, если срез, содержащий исследуемую точку, фронтальный, то определяют расстояние между верхней и нижней точками мозга или между серединой отрезка, соединяющего крайние верхние точки полушарий, и серединой отрезка, соединяющего крайние нижние точки полушарий большого мозга или мозжечка; на срединном сагиттальном срезе находят равный результату предыдущего измерения отрезок параллельной соответственно оси абсцисс или ординат прямой, являющейся проекцией плоскости среза, содержащего исследуемую точку, на плоскость срединного сагиттального среза, причем концами этого отрезка являются наиболее удаленные друг от друга точки мозга, лежащие на этой прямой; абсцисса для фронтальных срезов или ордината для горизонтальных срезов точки пересечения этой прямой с осью абсцисс или ординат будет абсциссой или ординатой соответственно исследуемой точки; на срединном сагиттальном срезе определяют расстояние между точкой пересечения прямой, являющейся проекцией плоскости среза, содержащего исследуемую точку, на плоскость срединного сагиттального среза, с осью ординат и крайней передней точкой мозга среза, содержащего исследуемую точку, или между точкой пересечения этой прямой с осью абсцисс и крайней верхней точкой мозга последнего среза для горизонтальных и фронтальных срезов соответственно; на содержащем исследуемую точку срезе находят точку пересечения плоскости среза и перпендикулярной срезу осью координат, исходя из предыдущего расстояния; содержащий исследуемую точку горизонтальный или фронтальный срез совмещают с двумерной системой координат по осям абсцисс и аппликат или ординат и аппликат соответственно, причем начало координат должно находиться в точке пересечения плоскости среза и перпендикулярной срезу осью координат; далее если срез, содержащий исследуемую точку, горизонтальный, то его совмещают с двумерной системой координат так, чтобы ось абсцисс проходила через точку пересечения плоскости среза и перпендикулярной срезу осью координат, середину отрезка, соединяющего передние крайние точки полушарий, или через переднюю точку мозга и середину отрезка, соединяющего задние крайние точки полушарий, или через заднюю точку мозга; ось аппликат должна проходить через точку пересечения плоскости среза и перпендикулярной срезу осью координат перпендикулярно оси абсцисс, причем положительное направление оси аппликат - слева направо, а точка пересечения плоскости среза и перпендикулярной срезу осью координат имеет нулевую координату по оси абсцисс и по оси аппликат; из исследуемой точки опускают перпендикуляр на ось абсцисс, абсцисса точки пересечения этого перпендикуляра и оси абсцисс будет абсциссой исследуемой точки; далее из исследуемой точки опускают перпендикуляр на ось аппликат, аппликата точки пересечения этого перпендикуляра и оси аппликат будет аппликатой исследуемой точки; если срез, содержащий искомую точку, фронтальный, то его совмещают с двумерной системой координат так, чтобы вертикальная ось ординат проходила через точку пересечения плоскости среза и перпендикулярной срезу осью координат, крайние верхнюю и нижнюю точки мозга, либо через точку пересечения плоскости среза и перпендикулярной срезу осью координат, середину отрезка, соединяющего крайние верхние точки полушарий, и середину отрезка, соединяющего крайние нижние точки полушарий большого мозга или мозжечка; ось аппликат должна проходить через точку пересечения плоскости среза и перпендикулярной срезу осью координат перпендикулярно оси ординат; положительное направление оси аппликат - слева направо; точка пересечения плоскости среза и перпендикулярной срезу осью координат имеет нулевую координату по оси ординат и по оси аппликат; из исследуемой точки опускают перпендикуляр на ось ординат, ордината точки пересечения этого перпендикуляра и оси ординат будет ординатой исследуемой точки; далее из исследуемой точки опускают перпендикуляр на ось аппликат, аппликата точки пересечения этого перпендикуляра и оси аппликат будет аппликатой исследуемой точки.