COMPUTERIZED MODELING IN SURGICAL TREATMENT IN DIAGNOSIS AND RECONSTRUCTIVE WRIST SURGERY.pdf ВВЕДЕНИЕ Поиск новых методик диагностики внутрисуставных повреждений костей и связок запястья (ВПКСЗ) в раннем посттравматическом периодеявляется одним из актуальных направлений научных исследований в области хирургии кисти. Травма запястья в большинстве случаев возникает после падения с опорой на разогнутую под прямым углом кисть и представляет собой изолированное повреждение, не всегда нарушающее функциональную способность опорно-двигательной системы пострадавшего в целом. Анализ рентгенограмм при травмах запястья, даже на фоне типичных клинических проявлений, нередко сопровождается диагностическими ошибками, так как наслоение контуров костей запястья на большинстве проекций плоскостных рентгеновских снимков (тангециальный или суммационный эффект) может приводить к их неправильной интерпретации [1-4]. Эту проблему может решить компьютерная объемная визуализация, которая необходима врачу-клиницисту не только в диагностике, но и при планировании лечебного процесса, в том числе и предполагаемого оперативного вмешательства [5]. УДК 617.575-07-089.844:004.94 Компьютерное моделирование основных этапов хирургической операции с целью подготовки реального вмешательства представляет собой прогрессивное направление современной ортопедии. Объектами операции являются отделы опорно-двигательной системы, имеющие выраженную патологию и требующие хирургической коррекции. Последовательность действий во время хирургической операции определяется хирургом самостоятельно на основании изучения состояния анатомических объектов по результатам предоперационного планирования, которое до недавнего времени традиционно осуществлялось вручную на скиаграмме, изображении рентгенологических контуров на бумаге. При этом врач был вынужден вручную задавать анатомические метки, которые указывали расположение и геометрическую форму анатомических структур, участвующих в планировании [6]. Разработка автоматизированных компьютерных систем открыла путь виртуальному планированию всей последовательности действий во время хирургической операции при помощи специальных программных средств на компьютере [7]. № 2 (49) июнь’2014 Вопросы реконструктивной и пластической хирургии Новые технологии 33 Программа визуализации патологии запястья с измерительным модулем и модулем поддержки хирургических операций разработана и внедрена в клиническую практику в 2008-2011 гг. совместными усилиями сотрудников кафедры травматологии и ортопедии Учреждения образования «Белорусский государственный медицинский университет», Объединенного института проблем информатики НАН Беларуси, Республиканского научно-практического центра травматологии и ортопедии и Учреждения здравоохранения «Городская клиническая больница № 6 г. Минска». МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ В Республиканском центре хирургии кисти 6-й клинической больницы г. Минска в период с 2008 по 2013 гг. специализированная травматологоортопедическая помощь оказана 250 пациентам с ВПКСЗ в возрасте от 16 до 70 лет. Мужчин было 220, женщин - 30. В диагностике наиболее сложных деформаций, сопровождающихся нарушением взаимоотношений между костями запястья, использовали разработанную компьютерную Программу визуализации патологии запястья с измерительным модулем, созданную на основе данных рентгеновской компьютерной томографии (РКТ). Программу применили для диагностики и предоперационного планирования у 61 пациента. Компьютерное моделирование предстоящей хирургической реконструкции патологически измененного запястья выполнили 38 пострадавшим, у которых были выявлены переломы костей запястья со смещением преимущественно ладьевидной кости, в 11 случаях диагностированы различные типы нестабильности и в 12 - аваскулярный некроз полулунной кости в различных стадиях патологического процесса. Первым этапом в создании трехмерной модели является маркировка элементов запястья. При этом каждую отдельную кость или группу костей помечают маркерами соответствующего индекса, за которыми закреплен определенный цвет. Сгенерированную модель с помощью инструментов программы можно перемещать во всех плоскостях. Все элементы запястья осматривают с разной степенью увеличения. Сегментация и выделение отдельных участков запястья обеспечивают точное пространственное определение вида и степени смещения костных фрагментов, характер деформации суставных поверхностей при нестабильных переломах ладьевидной и других костей, а также позволяют определить направление перемещения отломков по отношению друг к другу в ходе предстоящей открытой репозиции. Выделение проксимального ряда костей запястья без лучевой и локтевой костей визуализирует запястный компонент суставной поверхности лучезапястного пространства. Возможность выведения такой проекции дает наиболее эффективную сравнительную оценку взаиморасположения костей данного сегмента запястья, в том числе на тангенциальной проекции со стороны лучезапястного пространства (рис. 1). а б Рис. 1. Сегментация дистального ряда запястья пациента Д., ложный сустав ладьевидной кости левой кисти D2 со смещением: а - вид со стороны лучезапястного сустава здорового запястья; б - вид со стороны лучезапястного сустава поврежденного запястья, ротация кнутри дистального отломка с бугорком (стрелка сверху), ротация кнаружи проксимального отломка (стрелка снизу) При помощи измерительного модуля программы визуализации проводили измерения параметров ладьевидной и полулунной костей, высоты запястья и пясти, определяли позиционирование оси кости, которые использовали для вычисления показателей запястья - ладьевиднополулунного угла (ЛПУ), головчатополулунного угла (ГПУ), запястно-пястного коэффициента (ЗПК), а также индекса Сталя, характеризующего правильную анатомическую форму полулунной кости. Измерения проводили преимущественно в DDR-режиме моделирования рентгеновского снимка (рис. 2), но в ряде случаев использовали и трехмерное объемное изображение. Диагностирование дополнительных патологических изменений в зоне повреждения в процессе моделирования и сегментации запястья являются основополагающими признаками не столько для формулирования диагноза, сколько для выбора в дальнейшем операционного подхода к патологическому очагу. Полученные данные могут быть использованы в предоперационном планировании, выборе хирургического доступа для полноценной хирургической обработки зоны перелома, определении последовательно Вопросы реконструктивной и пластической хирургии № 2 (49) июнь’2014 34 Волотовский А.И. сти открытой репозиции отломков, направления, расстояния и угла перемещения костных фрагментов. Рис. 2. Определение длины ладьевидной кости при помощи менеджера измерений между маркерами Опции измерительного модуля программы также использовали для моделирования этапов предстоящих реконструктивных вмешательств на костях запястья. Исходя из основных направлений хирургической реконструкции внутрисуставной патологии запястья, были разработаны следующие компьютерные модели: виртуальная корригирующая остеотомия и виртуальная репозиция костных отломков. Мы получили возможность на объемной модели кости или группы костей, сегментированных и отображенных на мониторе компьютера в режиме повторения, отработать хирургический этап определения места, направления и характера предполагаемой остеотомии, а также перемещения костных фрагментов, что впоследствии было реализовано в ходе реальной операции. На трехмерной модели патологически измененного запястья у 6 пациентов была выполнена виртуальная репозиция отломков с определением размеров образовавшегося между ними дефекта, развившегося в результате резорбции костного вещества на фоне отсутствия адекватного лечения и продолжавшейся функциональной активности поврежденного запястья, а также были определены параметры предполагаемого костного трансплантата. В 7 случаях поздней стадии аваскулярного некроза полулунной кости были проведены виртуальное удаление полулунной кости и фигурная удлиняющая остеотомия головчатой кости по разработанной нами методике [8]. На 4 компьютерных моделях пациентов с начальными признаками аваскулярного некроза полулунной кости были проведены этапы виртуальной укорачивающей остеотомии лучевой кости, определен уровень пересечения и размеры сегмента, который необходимо было резецировать для разгрузки полулунной кости, зоны головчато-полулунного и полулунно-лучевого сочленений запястья. Виртуальная остеотомия. Последовательность выполнения этапов корригирующей остеотомии костей запястья была разработана на трехмерной модели аваскулярного некроза полулунной кости с развитием адаптивного коллапса запястья. Восстановление нормальной линии дистальной суставной поверхности лучезапястного сочленения после удаления разрушенной полулунной кости было реализовано путем выполнения фигурной Г-образной остеотомии головчатой кости и низведения ее проксимального фрагмента на место полулунной. Вначале осуществляют сегментацию (выделение) костей запястья на изображении. Кости поврежденного запястья отмечают маркерами соответствующего индекса (цвета), причем таким образом, чтобы каждой выделенной кости соответствовал хотя бы один маркер уникального объекта. Далее проводят виртуальное удаление измененной полулунной кости. При помощи инструментов программы, выбирая в контекстном меню «Действия» строку менеджера объемных объектов, ее делают невидимой, т.е. фактически виртуально резецируют. Путем маркировки определяют точки, через которые пройдут плоскости остеотомии. При помощи инструментов программы осуществляют пересечение головчатой кости и перемещают проксимальный фрагмент на место головчатой кости. Предложенная методика обеспечила эффективную предоперационную подготовку и последующее успешное проведение оперативного вмешательства по разработанному нами способу хирургического лечения аваскулярного некроза полулунной кости, защищенного патентом Республики Беларусь (рис. 3) [8]. Виртуальная репозиция отломков ладьевидной кости. Создание трехмерной модели поврежденного и здорового запястий осуществляют по стандартной методике. Отличительной особенностью подготовительного этапа для моделирования и выполнения репозиции фрагментов сломанной ладьевидной кости является обязательная маркировка каждого отломка разными типами маркеров, что в последующем позволит сделать одного из них уникальным «текущим» объектом и перемещать его по усмотрению врача. Определяют местоположение оси предполагаемого № 2 (49) июнь’2014 Вопросы реконструктивной и пластической хирургии а б Рис. 3. Конечный результат виртуальной остеотомии головчатой кости: а - модель здорового запястья; б - результат после удаления полулунной кости и виртуальной удлиняющей остеотомии головчатой кости вращения дистального фрагмента путем создания двух маркеров по краям тыльного края зоны контакта отломков. Вокруг оси, образованной маркерами при помощи вкладки «Вращение» диалогового окна «Менеджер измерений», проводят перемещение дистального фрагмента на угол, необходимый для восстановления длины поврежденной ладьевидной кости в соответствие с параметрами здоровой верхней конечности. Проведение виртуальной репозиции позволяет до операции четко определить направление и степень перемещения отломков кости, сравнить параметры виртуально восстановленной кости со здоровым запястьем, что сложно осуществить по ходу реальной операции. Это способствует точной отработке этапов предстоящего оперативного вмешательства и определению размеров костного трансплантата для замещения образовавшегося дефекта в межотломковом пространстве (рис. 4). Рис. 4. Виртуальная репозиция смещенных фрагментов ладьевидной кости (образовавшийся дефекткостного вещества указан стрелкой) Новые технологии 35 Результаты моделирования в дальнейшем были использованы при проведении реальных операций. РЕЗУЛЬТАТЫ Результаты измерений и сравнительного анализа параметров поврежденного и здорового запястья пациента отражены в табл. 1 (стр. 36). Анализ полученных результатов показалстатистически достоверную зависимость между типом повреждения и определяемыми показателями. Так, в результате измерений медиана длины ладьевидной кости составила на стороне повреждения 28,4 (26,3-29,8) мм, на здоровойконечности - 29,0 (28,2-30,6) мм (p

Скачать электронную версию публикации