Способ определения параметров лобных пазух

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в оториноларингологии, нейрохирургии, офтальмологии, радиологии. Для определения параметров лобных пазух на томограмму вручную наносят три опорные точки - медиальную точку между орбитами и две точки, соответствующие самым латеральным краям верхних стенок орбит по мягким тканям. Автоматически проводят окружность через эти точки и строят цилиндр, в основании которого находится проведенная окружность. В каждом сечении цилиндра строят лучи из центра окружности до пересечения с поверхностью цилиндра, автоматически фиксируют точки пересечения луча с границей раздела областей разной плотности, значения которых отображают на поверхности цилиндра. Получают двухмерную проекцию лобных пазух на поверхности цилиндра. Переносят изображение на бумажный носитель и совмещают опорные точки на бумажном носителе с опорными точками на лобной области пациента. Способ позволяет при минимальных затратах, отсутствии дорогого оборудования и необходимости обучения персонала получить точную параметрическую проекцию лобной пазухи, содержащую в себе необходимую информацию о ее глубине или толщине ее стенок, благодаря которой планирование оперативного вмешательства происходит с минимальными ошибками. 5 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в оториноларингологии, нейрохирургии, офтальмологии, радиологии.

При планировании оперативных вмешательств на лобной пазухе, проведении трепанопункций, выполнении реконструктивных оперативных вмешательств, при травматических костных дефектах лобной области; а также при применении лучевых методик лечения опухолей лобной пазухи необходимо как можно более точное определение границ лобной пазухи и нанесение их на поверхность лба больного. Степень развития лобной пазухи чрезвычайно вариабельна, весьма изменчивы ее формы и глубина, толщина стенок. Таким образом, при проведении указанных мероприятий необходимо знать толщину лобной кости, толщину ее передней и задней стенок, а также глубину лобной пазухи во всех ее точках в пределах проекции лобной пазухи.

Размеры пазухи могут быть определены интраоперационно при ее зондировании, при этом когда она уже вскрыта (так называемый «метод пинцета»), одна бранша пинцета заводится как зонд в пазуху, вторая остается над поверхностью кожи лба и по ней маркером прочерчивается граница пазухи, определяемая при помощи введенной в нее бранши. Данный метод весьма не точен, однако позволяет определить границы пазухи лишь при обеспечении достаточно широкого доступа в нее во время операции, что во многих описанных выше случаях невозможно.

Известна также методика трансиллюминации пазух, которая позволяет при подведении сильного точечного источника света в область медиального угла глаза получить изображение лобной пазухи при проведении исследования в затемненном помещении [В.В. Волков, А.И. Михайлов, 1972]. Однако ввиду сильного рассеяния света кожей лба границы чрезвычайно нерезкие, еще больше повышает вероятность ошибки наличие какой-либо патологии лобной пазухи, связанное с заполнением ее просвета жидкостью или мягкими тканями, что в значительной мере снижает ценность подобного исследования.

Рентгенология располагает несколькими способами исследования, в отношении лобных пазух весьма широко используется методика 6-футовой (1.83 м) рентгенографии по Колдуэллу с последующим изготовлением шаблона из рентгеновской пленки. Однако получающееся при рентгеновском исследовании изображение пазух носит лишь ориентировочный характер. Принимая во внимание расходящееся направление пучка лучей, исходящих из места их возникновения - фокусного пятна рентгеновской трубки, необходимо помнить об искажении изображения объекта, причем оно тем больше, чем дальше отстоит объект от фотографической пленки - по вертикальной линии - и от главного центрального рентгеновского луча - по горизонтальной линии [Вульфсон С.И., Гинзбург В.Г.]. С целью уменьшить возможность пространственного искажения при выполнении рентгенографии используют различного рода метки заранее известного размера (например, монету). Получающееся изображение лобных пазух является проекцией при помощи рентгеновских лучей на плоскость, на которой находится рентгеновская пленка, и после его вырезания и наложения на кожу лба больного обычно дает меньшую площадь, чем занимают пазухи. Наложение проводится по совпадению края орбиты, что также не является достоверным. Таким образом, наложение рентгеновского изображения на кожный покров лба пациента с целью определения точных анатомических границ его лобных пазух не представляется возможным. В таких случаях обычно говорят о «проекции лобных пазух» как об абстрактном понятии, полученном на основании анализа формы и относительных размеров лобных пазух. Получающаяся «проекция» также не несет в себе информации о глубине лобной пазухи и толщине ее стенок в ее различных отделах, что представляется весьма серьезным недостатком. Нередко рентгенограммы лобных пазух, выполненные некачественно, недостаточно опытным специалистом-рентгенологом, могут вводить врача-оториноларинголога в заблуждение, давая ложную информацию о размерах лобных пазух, что может в дальнейшем привести к хирургическим ошибкам.

Наиболее близким методом является использование компьютерной томографии для исследования околоносовых пазух. Возможно получение различных срезов, содержащих область интереса (в данном случае лобные пазухи), в различных проекциях.

Однако использование даже современных томографов не дает возможности определить точные границы лобной пазухи и вывести их в виде проекции на кожный покров больного. Интраоперационное использование навигационных систем позволяет избежать подобных ошибок и дает информацию о положении хирургического инструмента в данный момент времени относительно реконструкции черепа больного по компьютерной томограмме, показывая хирургу одновременно срезы, в которых находится рабочий конец инструмента, что дает возможность весьма точно ориентироваться в строении лобной пазухи и лицевого скелета.

Однако дороговизна подобных систем, их малое распространение, необходимость обучения персонала использовать ее делают необходимым поиск нового способа определения границ лобной пазухи и предоставления хирургу необходимой информации о глубине пазухи и толщине ее стенок в пределах указанных границ.

Нами впервые предлагается способ формирования параметрических проекций на основе компьютерных томограмм высокого разрешения, указывающих границы лобной пазухи и одновременно предоставляющих информацию о толщине ее стенок и глубине пазухи в пределах указанных границ; а также содержащих привязку к реперным точкам, благодаря которой наложение их на кожный покров больного происходит с минимальными ошибками. Блок-схема алгоритма получения подобного параметрического шаблона лобной пазухи представлена на фиг. 1.

На первом этапе необходимо получить компьютерные томограммы требуемого участка головы пациента. В настоящее время в широкой практике имеются компьютерные томографы очень высокого разрешения - до 0,125 мм (например, Imaging Sciences International «I-САТ NEXT», США), обеспечивающие также минимальную лучевую нагрузку на пациента. Затем томограмма открывается в специальном программном обеспечении, реализующем предлагаемую методику. На этом этапе врач задает вручную при помощи устройств ввода на экране монитора опорные точки, ориентируясь на самые латеральные точки верхней орбитальной стенки и медиальную точку между орбитами по соответствующему горизонтальному срезу компьютерной томограммы. Указанные точки задаются по кожным покровам, хорошо различимым на томограмме. На фиг. 2 показаны томографические срезы, где 1 - опорные точки, 2 - центр окружности, 3 - цилиндр. По данным трем точкам на данном срезе автоматически строится окружность и определяется ее центр. На фиг. 2а показано построение данной окружности, продолжая которую по вертикали от данного среза на каждый из томографических срезов получаем цилиндр, достаточно точно повторяющий очертания области лба. На каждом горизонтальном срезе из центра окружности испускаются лучи (фиг. 2б) в секторе, ограниченном латеральными точками верхней орбитальной стенки, либо при наличии выхода пазух за их пределы над глазницей границы сектора задаются вручную. При прохождении луча через соответствующую точку окружности для этой точки поверхности цилиндра фиксируется значение, которое вычисляется исходя из необходимого параметра, который должен быть отображен на шаблоне. Так, для отображения глубины пазух следует вычислить длину отрезка луча (А), находящегося внутри лобной пазухи и ограниченного ее костными стенками (фиг. 2в). За границы пазухи принимаются именно точки костной плотности по шкале Хаунсфилда, так как пазуха может быть заполнена отделяемым или мягкотканными образованиями (полипами, новообразованием, утолщенной слизистой оболочкой). При необходимости отображения толщины задней стенки вычисляют длину отрезка (В), соответствующего костному массиву задней стенки (фиг. 2г); подобным образом поступают и при необходимости отображения на шаблоне такого параметра, как толщина передней стенки лобной пазухи (фиг. 2г - отрезок С). После проведения подобной операции для всех отмеченных горизонтальных срезов полученные данные с поверхности цилиндра переносятся в двумерный плоскостной массив, который и содержит в себе шаблон лобной пазухи (фиг. 3) с выбранными для отображения на нем параметрами (толщиной передней или задней стенки пазухи, или глубиной пазухи). Полученная параметрическая проекция далее может быть подготовлена для печати на принтере, при этом каждой ячейке массива соответствует квадрат на изображении для печати, состоящий из пикселов соответствующей значению ячейки интенсивности или цвета (при печати на цветном принтере). На фиг. 4а приведен пример полученной подобным образом параметрической проекции лобной пазухи, отображающей ее глубину, которая после ее построения распечатывается на принтере и вырезается по контуру для наложения на лоб больного при проведении или планировании оперативного вмешательства. Для точности наложения на лицо больного распечатанного шаблона на нем специальными значками (крестами) отмечается положение опорных точек, выбранных при ее построении (фиг. 4б).

Клинический пример. Больной К., 32 года, поступил в ЛОР-клинику КБ им. С.Р. Миротворцева в октябре 2013 года с диагнозом: Двусторонний фронтит. Из анамнеза известно, что больной переохладился за неделю до обращения, после чего стали беспокоить выделения из носа слизистого характера в течение 2 дней. В дальнейшем выделения исчезли, однако стали беспокоить головная боль, тяжесть в лобной области. Объективно слизистая полости носа слева отечна, при пальпации болезненность в левой лобной области. Больному было проведено компьютерное томографическое исследование околоносовых пазух. Затем данные компьютерной томограммы открыли в специальном программном обеспечении, реализующем предлагаемую методику. На этом этапе врач задал вручную при помощи устройств ввода на экране монитора опорные точки, ориентируясь на самые латеральные точки верхней орбитальной стенки и медиальную точку между орбитами по соответствующему горизонтальному срезу компьютерной томограммы. Указанные точки задаются по кожным покровам, хорошо различимым на томографических срезах. По данным трем точкам на данном срезе автоматически строится окружность и определяется ее центр, продолжая которую по вертикали от данного среза на каждый из томографических срезов получаем цилиндр, достаточно точно повторяющий очертания области лба. На каждом горизонтальном срезе из центра окружности испускаются лучи в секторе, ограниченном латеральными точками верхней орбитальной стенки, либо при наличии выхода пазух за их пределы над глазницей границы сектора задаются вручную. При прохождении луча через соответствующую точку окружности для этой точки поверхности цилиндра фиксируется значение, которое вычисляется исходя из необходимого параметра, который должен быть отображен на шаблоне. Так, для отображения глубины пазух следует вычислить длину отрезка луча, находящегося внутри лобной пазухи и ограниченного ее костными стенками. За границы пазухи принимаются именно точки костной плотности по шкале Хаунсфилда, так как пазуха может быть заполнена отделяемым или мягкотканными образованиями (полипами, новообразованием, утолщенной слизистой оболочкой). При необходимости отображения толщины задней стенки вычисляют длину отрезка, соответствующего костному массиву задней стенки; подобным образом поступают и при необходимости отображения на шаблоне такого параметра, как толщина передней стенки лобной пазухи. После проведения подобной операции для всех отмеченных горизонтальных срезов полученные данные с поверхности цилиндра переносятся в двумерный плоскостной массив, который и содержит в себе шаблон лобной пазухи с выбранными для отображения на нем параметрами (толщиной передней или задней стенки пазухи, или глубиной пазухи) (фиг. 5а). В результате построения проекции определены четкие границы лобных пазух, а также выявлено содержание лобных пазух, по плотности сопоставимое с жидкостью. Больному выполнено оперативное вмешательство с учетом полученных данных (фиг. 5б). Из пазух получен гной.

Таким образом, данный способ позволяет при минимальных затратах, отсутствии дорогого оборудования и необходимости обучения персонала получить на основе компьютерной томограммы точную параметрическую проекцию лобной пазухи, содержащую в себе необходимую информацию о ее глубине или толщине ее стенок.

Способ определения параметров лобных пазух, включающий получение данных компьютерной томографии участка головы пациента, отличающийся тем, что на томограмму вручную наносят три опорные точки - медиальную точку между орбитами и две точки, соответствующие самым латеральным краям верхних стенок орбит по мягким тканям, далее автоматически проводят окружность через эти точки и строят цилиндр, в основании которого проведенная окружность, в каждом сечении цилиндра строят лучи из центра окружности до пересечения с поверхностью цилиндра, автоматически фиксируют точки пересечения луча с границей раздела областей разной плотности, значения которых отображают на поверхности цилиндра, получают двухмерную проекцию лобных пазух на поверхности цилиндра, переносят изображение на бумажный носитель и совмещают опорные точки на бумажном носителе с опорными точками на лобной области пациента.