Способ планирования хирургического доступа к верхнечелюстным пазухам
Владельцы патента RU 2771418:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к ЛОР-хирургии, и может быть использовано для выбора хирургического доступа к верхнечелюстным пазухам при планировании оперативного вмешательства. Выполняют компьютерную томографию околоносовых пазух, при этом полученные данные исследования в формате DICOM загружают в систему «Автоплан». Затем выстраивают трёхмерную полигональную модель верхнечелюстных пазух с учётом анатомических ориентиров. Выявляют наибольшую ширину, высоту и глубину полостей пазух, рассчитывают их объем. На основании полученных данных определяют способ хирургического доступа в верхнечелюстную пазуху. Способ обеспечивает наименьшую травматичность проведения оперативного вмешательства за счет точной оценки объемов, основных геометрических характеристик и пространственной ориентации верхнечелюстных пазух, учитывая персонифицированные особенности пациента. 2 ил.
Способ планирования хирургического доступа к верхнечелюстным пазухам относится к медицине, а именно к ЛОР-хирургии, и может быть использован для выбора хирургического доступа к верхнечелюстным пазухам при планировании оперативного вмешательства.
Индивидуальная анатомия верхнечелюстных пазух создаёт проблему выбора доступа ко всем отделам пазухи.
На сегодняшний день известны несколько способов хирургических доступов в верхнечелюстные пазухи:
1. Гайморотомия по Коудэлл-Люку – радикальная операция на верхнечелюстной пазухе;
2. Эндоскопическая медиальная максиллэктомия (микрогайморотомия);
3. Эндоскопический доступ с резекцией крючковидного отростка (верхнечелюстная антростомия);
4. Трансназальная эндоскопическая средняя антростомия - инфратурбинальный доступ в верхнечелюстную пазуху.
Верхнечелюстные пазухи индивидуальны, различны по форме и объему. Выбор способа оперативного вмешательства осуществляют в зависимости от индивидуальных геометрических характеристик пазух конкретного пациента, в частности их ширины, высоты, глубины, объема и положения относительно анатомических ориентиров, таких как альвеолярный отросток верхней челюсти, лунки зубов, костные гребешки и перемычки. Пазухи по форме разделяют согласно классификации Гайворонского И.В. на: трехгранную, четырехгранную, щелевидную и неклассифицируемую. Все упомянутые выше способы оперативного вмешательства обладают различными уровнями травматичности. Таким образом, выбор способа оперативного вмешательства, основанный на достоверных данных об индивидуальных геометрических характеристиках верхнечелюстных пазух пациента и особенностей их формы, позволяет минимизировать уровень травматичности проводимой операции.
Наиболее близким по сути является способ обработки данных компьютерной томографии околоносовых пазух, описанный в публикации В.В.Алексеевой и соавт. [Новости хирургии, vol. 27, no. 2, 2019, p. 168-176]. В известном методе объем верхнечелюстной пазухи рассчитывается путем умножения площади фигуры на каждом срезе компьютерной томографии на толщину среза. Площадь фигуры в каждом срезе определяется по формуле Герона после проведения триангуляции исследуемой фигуры. Использование данного метода излишне трудоемко, и, как следствие, требует значительных затрат времени. Известный метод не дает представления о реальных трёхмерных формах исследуемых пазух и их расположении относительно анатомических ориентиров, что не позволяет хирургу заранее объективно оценить ситуацию и выбрать наименее травматичный способ оперативного вмешательства.
Задачей заявляемого решения является создание способа планирования операции и выбора способа хирургического доступа к верхнечелюстным пазухам, обеспечивающие наименьшую травматичность проведения оперативного вмешательства.
Поставленная задача решена за счет способа планирования хирургического доступа к верхнечелюстным пазухам, включающего в себя выполнение компьютерной томографии околоносовых пазух, при этом полученные с применением компьютерной томографии данные исследования в формате DICOM загружают в систему «Автоплан», с помощью которой сегментируют и выстраивают трёхмерную полигональную модель верхнечелюстных пазух с учётом анатомических ориентиров - альвеолярный отросток верхней челюсти, лунки зубов, костные гребешки и перемычки; выявляют наибольшую ширину, высоту и глубину полостей пазух рассчитывают их объём с помощью плагина «расчёт объёма полигональной модели»; визуализируют трёхмерную полигональную модель и оценивают ее форму и объём; на основании данных о наибольшей ширине, высоте и глубине полостей пазух и форме построенной полигональной модели определяют способ хирургического доступа в верхнечелюстную пазуху.
Способ планирования хирургического доступа к верхнечелюстным пазухам осуществляют следующим образом.
Проводят исследование верхнечелюстной области пациента при помощи компьютерной томографии. Данный метод позволяет послойно исследовать внутреннее строение организма, в том числе геометрические характеристики верхнечелюстных пазух. Метод основан на измерении и компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. Верхнечелюстные пазухи являются пустотными объектами, что позволяет с высокой точностью определять их геометрические характеристики за счет существенной разницы в плотности между ними и формирующими их тканями. Исследование проводят с толщиной среза от 0,5 до 1 мм без контрастирования. Результаты исследования сохраняют в формате DICOM. Данный формат является мировым общепринятым медицинским отраслевым стандартом создания, хранения, передачи и визуализации цифровых медицинских изображений и документов обследованных пациентов. Затем, полученную в процессе исследования информацию загружают в систему «Автоплан». Система "Автоплан" разработана в Самарском государственном медицинском университете. Данный продукт реализован на основе открытой платформы Medical Imaging Interaction Toolkit - MITK. В рамках системы реализованы модули и расширения (плагины) для сегментации (разделения цифрового изображения на несколько фрагментов) и измерения геометрических характеристик верхнечелюстных пазух. При помощи плагина «Инкрементальная сегментация», при использовании которого степень «растекания» захвата варьируется с помощью движения курсора в разные стороны, в полуавтоматическом режиме производят сегментацию верхнечелюстных пазух. В центре изображения верхнечелюстной пазухи устанавливают курсор «мыши», после чего регулируют степень заливки изображения перемещением курсора. Плагин «Инкрементальная сегментация» позволяет не обводить полость пазухи вручную на каждом срезе. Выделение происходит за счет клика мышью на зоне интереса, после чего степень захвата пикселей для отнесения к нужной сегментации варьируется движением мыши вверх или вниз. Сегментация в автоматическом режиме происходит во всех срезах, в соответствии с плотностными характеристиками сегментируемых объектов. За счет значимой разницы между плотностями пазух и тканей формирующих их, процесс сегментации осуществляют в полуавтоматическом режиме в течение незначительного периода времени, что значительно увеличивает качество предоставляемых медицинских услуг. Далее, в автоматическом режиме, создают трёхмерную полигональную модель пазух с возможностью её пространственной визуализации. Полученную модель пазух позиционируют относительно анатомических ориентиров: альвеолярного отростка верхней челюсти, лунок зубов, костных гребешков и перемычек. Производят расчёт объёма построенной полигональной модели верхнечелюстной пазухи при помощи плагина «расчёт объёма полигональной модели». Выявляют наибольшую ширину, высоту и глубину полостей пазух. Производят визуализацию трёхмерной полигональной модели и оценивают ее форму, объём и пространственное положение. На основании произведенных оценок выбирают наименее травматичный способ хирургического доступа к верхнечелюстным пазухам исследованного пациента:
1. Гайморотомия по Коудэлл-Люку выбирается при неопределённой форме и объеме свыше 45 мл;
2. Эндоскопическая медиальная максиллэктомия выбирается при четырёхгранной форме и объеме от 35 до 45 мл;
3. Верхнечелюстная антростомия выбирается при щелевидной форме и объеме от 8 до 15 мл;
1. Трансназальная эндоскопическая средняя антростомия выбирается при трёхгранной и неопределённой форме и объеме от 15 до 35 мл.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами клинического использования.
На фиг. 1 представлены результаты обработки компьютерных томограмм околоносовых пазух пациентки 1975 г.р. Полости верхнечелюстных пазух картированы красным цветом, имеют объем 38,8 мл (представлен в левом верхнем углу) и форму, близкую к четырехгранной с выпуклыми гранями. Учитывая достаточно большой объём пазухи, предпочтительнее выбрать эндоскопическую медиальную максиллэктомию (микрогайморотомию) с целью максимальной внутренней визуализации пазухи и её структур.
На фиг. 2 представлены результаты обработки компьютерных томограмм околоносовых пазух пациентки 1974 г.р. Полости верхнечелюстных пазух картированы синим цветом, имеют объем 8,3 мл (представлен в левом верхнем углу) и щелевидную форму с вогнутыми медиальными поверхностями. Учитывая такой небольшой объём пазухи, в данном случае предпочтителен эндоскопический доступ с резекцией крючковидного отростка с целью большей внутренней визуализации пазухи и её анатомических структур.
Заявляемый способ позволяет производить точную оценку объемов, основных геометрических характеристик и пространственной ориентации верхнечелюстных пазух, учитывая персонифицированные особенности пациента. Полученные данные позволяют выбрать наименее травматичный способ проведения оперативного вмешательства, планировать его объем, а также прогнозировать течение постоперационного восстановительного периода, учитывая при этом индивидуальные анатомические особенности конкретного пациента. Точная оценка формы, положения относительно ориентиров и объёма пазух позволяет хирургу подготовиться к персонализированному вмешательству с учетом индивидуальных анатомических особенностей и максимально снизить травматизацию и чрезмерное расширение естественного соустья.
Техническим результатом заявляемого решения является создание способа планирования операции и выбора способа хирургического доступа к верхнечелюстным пазухам, обеспечивающие наименьшую травматичность проведения оперативного вмешательства за счет способа планирования хирургического доступа к верхнечелюстным пазухам, включающего в себя выполнение компьютерной томографии околоносовых пазух, при этом полученные с применением компьютерной томографии данные исследования в формате DICOM загружают в систему «Автоплан», с помощью которой сегментируют и выстраивают трёхмерную полигональную модель верхнечелюстных пазух с учётом анатомических ориентиров - альвеолярный отросток верхней челюсти, лунки зубов, костные гребешки и перемычки; выявляют наибольшую ширину, высоту и глубину полостей пазух рассчитывают их объём с помощью плагина «расчёт объёма полигональной модели»; визуализируют трёхмерную полигональную модель и оценивают ее форму и объём; на основании данных о наибольшей ширине, высоте и глубине полостей пазух и форме построенной полигональной модели определяют способ хирургического доступа в верхнечелюстную пазуху.
Способ планирования хирургического доступа к верхнечелюстным пазухам, включающий в себя выполнение компьютерной томографии околоносовых пазух, отличающийся тем, что полученные с применением компьютерной томографии данные исследования в формате DICOM загружают в систему «Автоплан», с помощью которой сегментируют и выстраивают трёхмерную полигональную модель верхнечелюстных пазух с учётом анатомических ориентиров - альвеолярный отросток верхней челюсти, лунки зубов, костные гребешки и перемычки; выявляют наибольшую ширину, высоту и глубину полостей пазух, после чего рассчитывают их объём с помощью плагина расчёта объёма полигональной модели; визуализируют трёхмерную полигональную модель и оценивают ее форму и объём; на основании данных о наибольшей ширине, высоте и глубине полостей пазух и форме построенной полигональной модели определяют наименее травматичный способ хирургического доступа в верхнечелюстную пазуху.
