Способ прогнозирования режима оптимальной коррекции деформации конечности

 

Способ прогнозирования режима оптимальной коррекции деформации конечности, предназначен для использования в области медицины, в частности в ортопедии, для прогнозирования оптимального оперативного вмешательства при исправлении врожденной или приобретенной деформации конечности. Предлагаемый способ позволяет прогнозировать оптимальный вариант остеосинтеза и режимов коррекции различных деформаций конечности дли восстановления ее функции путем использования программы ЭВМ. Программа содержит математический алгоритм для построения пространственных моделей костей и их сопоставления. Для выполнения расчетов и графических построений используют величину усредненного среднеквадратичного отклонения оси деформированного сегмента от его правильных пространственных осей. 4 ил.

Изобретение относится к области медицины, в частности к ортопедии, и может быть использовано для прогнозирования оптимального оперативного вмешательства при исправлении врожденной или приобретенной деформации конечности.

Сложные анатомические и функциональные нарушения, возникающие в результате развития деформаций нижних конечностей, вызывают значительные расстройства статики, кинематики и биомеханики конечности.

В настоящее время нет четкого обоснования к подходу выбора определенных критериев, таких как вершины деформаций, плоскости выполнения остеотомий, уровень и количество остеотомий, необходимой величины удлинения сегмента или конечности в целом, получаемой для коррекции деформации, что составляют в совокупности математический алгоритм, используемый для прогнозирования коррекции конечности.

Известен способ определения плоскости деформации, в котором по рентгенограммам, произведенным при стандартных укладках конечности, выявляют деформацию в обеих плоскостях, а для определения плоскости деформации используют графический метод [1].

Известен способ определения числа и уровней остеотомий, входящих в математический алгоритм, по рентгенограмме, выполненной в плоскости максимальной деформации, в котором изготавливают скиаграммы и определяют точки максимального отклонения оси деформированной кости от нормальной анатомической оси сегмента и биомеханической оси всей деформированной конечности, при этом на скиаграмме наносят линии числа и уровней остеотомий.

Однако известный способ требует выполнения дополнительных плоскостных рентгенограмм деформированной конечности под различными углами и не позволяет смоделировать объемную модель деформированной конечности для прогнозирования оптимального варианта остеосинтеза и режимов одновременной коррекции различных деформаций.

Настоящей задачей, предлагаемого изобретения, является разработка такого способа прогнозирования, который бы позволил, в зависимости от сопоставления пространственных моделей деформированной и исправленной костей каждого конкретного пациента, выбрать оптимальный вариант остеосинтеза и режимов одновременной коррекции различных деформаций конечности для восстановления ее функции.

Поставленная задача решается тем, что в способе прогнозирования режима оптимальной коррекции деформации конечности, включающем построение моделей деформированной конечности и конечности в норме, их сопоставление и обработку полученных данных, построение моделей проводят в виде пространственных изображений, а расчеты для математических и графических построений выполняют исходя из величины усредненного среднеквадратичного отклонения оси деформированного сегмента и/или конечности от правильных биомеханической и анатомической осей.

На фиг. 1а. представлена рентгенограмма костей деформированной конечности в 2-х взаимно перпендикулярных проекциях; фиг. 1б. - рентгенограмма костей деформированной конечности в 2-х взаимно перпендикулярных проекциях, после компьютерной обработки (убраны мягкие ткани и кости таза, выделен контур костей); фиг. 2 - скиаграммы деформированной конечности с нанесенными секущим плоскостями; фиг. 3а. - схема моделирования положения деформированной конечности в пространстве; 3б. - схема, иллюстрирующая число и уровни остеотомий; 3в. - результаты полученных расчетов; фиг. 4 схема оптимальной компоновки аппарата чрескостной фиксации.

Предлагаемый способ прогнозирования режима оптимальной коррекции деформации конечности осуществляют следующим образом.

При поступлении больного выполняют стандартные (прямая и боковая) рентгенограммы деформированной конечности (см. фиг. 1а,б) и скиаграммы, с нанесенными секущими плоскостями (см. фиг. 2), по которым ЭВМ рассчитывает объемную модель кости.

Пространственную объемную модель кости рассекают на некоторое количество плоскостей, лежащих на одинаковом расстоянии друг относительно друга. Количество этих точек равно количеству секущих плоскостей, и лежат они равномерно.

Расчеты выполняют исходя из величины усредненного среднеквадратичного отклонения оси деформированного сегмента от его правильной биомеханической оси.

Величину усредненного среднеквадратичного отклонения оси деформированного сегмента вычисляют используя математическое выражение: где S - величина критерия усредненного среднеквадратичного отклонения оси деформированного сегмента от прямой оси.

A_i, a_i - суммарная величина отрезков от деформированного сегмента во фронтальной плоскости до прямой оси.

B_i, b_i - суммарная величина отрезков в сагиттальной плоскости до прямой оси.

n - количество точек, образованных секущими плоскостями.

Итак, по известной высоте кости, некоторому количеству точек, равномерно расположенных по длине кости и расстоянию от оси точек до оси кости, ЭВМ моделирует пространственное положение деформированной и нормальной костей (см. фиг. 3 а,б,в).

Определение величины удлинения производит ЭВМ после определения уровня и количества предстоящих остеотомий. Величина удлинения зависит от диаметра кости в месте сечения и величины угла деформации. В зависимости от уровня остеотомии, их количества, плоскости истинной деформации и величины удлинения, для каждого больного подбирают компоновку аппарата, позволяющего осуществить удлинение деформированного сегмента кости и взаимный поворот костных фрагментов (см. фиг. 4).

Предлагаемый способ позволяет прогнозировать план реабилитационного процесса, основываясь на пространственной модели деформированной конечности каждого конкретного пациента, позволяет подобрать оптимальную конструкцию аппарата для устранения деформации конечности, что ведет к сокращению сроков лечения.

Кроме того, позволяет прогнозировать пространственную модель деформированной кости до и после коррекции, что позволяет осуществлять своевременный контроль выполняемого остеосинтеза. Пространственные модели костей конечностей и их сегментов возможно изобразить как на дисплее, так и на бумажном носителе.

Предлагаемый способ осуществляют с помощью персонального компьютера и используют в клиническом отделении устранения деформации РНЦ"ВТО".

Формула изобретения

Способ прогнозирования режима оптимальной коррекции деформации конечности, включающий построение моделей деформированной конечности и конечности в норме, их сопоставление и составление математического алгоритма, используемого для прогнозирования коррекции конечности, отличающийся тем, что построение моделей проводят в виде пространственных изображений, а расчеты для математических и графических построений выполняют исходя из величины усредненного среднеквадратического отклонения оси деформированного сегмента и/или конечности от правильных биомеханической и анатомической осей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4