Диссертация (Артроскопия в диагностике и лечении посттравматических структурно-функциональных нарушений плечевого сустава), страница 13

Зависимость потенциала V от обобщенной координаты α.Чем больше возможно отвести плечо до ощущения «предвывиха» и, соответственно, чем больше значение потенциала V – тем меньше будет вероятность вывиха. Значит, граничные значения для показателя V будут от 0 (максимальная опасность вывиха) до 1 (отсутствие опасности) В связи с этим в общей формуле расчета вероятности вывиха плеча показатель V должен учитываться в обратном значении (1-V).Дефект суставной поверхности (R).Для определения размеров дефектов суставных поверхностей использовали 3D-реконструкцию стандартных компьютерных томограмм на стандартном программном обеспечении, которое позволяет рассчитать эти размеры.Определяя размер дефекта головки плечевой кости (повреждение ХиллСакса), вычисляли его объем в см3; оценивая же размер дефекта суставной впадины лопатки – вычисляли его площадь в см2.

Однако, интерпретация тяжестиповреждений по объему или площади дефектов в абсолютных цифрах нампредставляется некорректной в связи с различными антропометрическими параметрами пациентов. Наша интерпретация основывается на расчете процентаобъема повреждения от общего объема условной полусферы головки плечевойкости, участвующей во внутрисуставной механике (рис.3.6).75Рис.3.6. Условная полусфера головки плечевой кости (3D-модель)Таким образом, для определения объема дефекта головки плечевой костивычисляем показатель R:=где: υ – объем дефекта головки плеча, выявленный на КТ;S – общий объем условной полусферы для головки плеча;R – искомый коэффициент, когда при граничных значениях υ:( = 0) = 0 и( ≥ ) = 1Расчет процента площади повреждения суставной поверхности лопаткиот общей площади нагружаемой зоны вычисляли по формуле, предложеннойV.S.

Barchilon с соавт, 2008 [103] (рис.3.7).Рис.3.7. Расчет дефекта суставной впадины лопатки (по Barchilon V.S. с соавт, 2008) [103].76Возможность возникновения «критических» положений конечности (I).Для определения этого показателя на базе УКБ №1 Первого МГМУ им.И.М.Сеченова совместно с кафедрой лучевой диагностики и лучевой терапиибыла разработана методика функциональной компьютерной томографии плечевого сустава (фМСКТ), позволяющая определить биомеханические параметры динамического взаимодействия структур плечевого сустава.Используя томограф фирмы TOSHIBA AQUILION ONE 640, мы выполняли серию томограмм при определенных движениях в плечевом суставе(табл.3.1)Таблица 3.1. Параметры КТ-исследованияРежим томографированияОбъемныйТолщина среза1 ммУгол наклона гентри0Поле исследованияОколо 10 смНапряжение120 кВСила тока100 мАТип реконструкциикостныйИсследование проводили на 29 здоровых волонтерах, не имевших ванамнезе вывиха, и 8 пациентах, находящихся на лечении в нашей клинике поповоду посттравматической нестабильности плечевого сустава.

Вначале проводили инструктаж с объяснением того, какие движения необходимо выполнить в процессе исследования.Исследуемого укладывали на стол томографа в положении на спине головой в сторону апертуры гентри. Для разметки области исследования выполняли топограмму. Томографирование начинали на 2 см выше акромиона и заканчивали на уровне верхней трети плечевой кости.

После выполнения топограммы проводили первую серию срезов в аксиальной проекции. На выполнение движений в плечевом суставе отводили 8-10 сек. Волонтеров просили выполнить максимальную амплитуду движений, а пациентов – только до ощущения «предвывиха», чтобы не спровоцировать вывих плечевой кости. Движения77выполняли под счет исследователя. Затем проводили реконструкцию исследованного плечевого сустава с увеличением и реконструкцией среза 1 мм.

Послеполучения срезов в аксиальной проекции выполняли мультипланарную реконструкцию в коронарной и сагиттальной проекциях (рис.3.8).Рис.3.8. Этапы фМСКТ у волонтера.Полученные данные подвергали обработке с помощью компьютернойпрограммы OSIRIX, что позволило визуализировать взаимное перемещениесуставных поверхностей в процессе движения и определить биомеханическиепараметры динамического взаимодействия структур плечевого сустава, выявляя совместное координированное участие компонентов плечевого сустава вреализации движений (рис.3.9).78Рис.3.9.

Участие компонентов плечевого сустава в движении.Следующим этапом было произведено преобразование результатовфМСКТ волонтеров в формат 3D-моделей с последующей ручной очисткой ихот «шума» и объединения в одну усредненную модель на базе программнойсреды AutoDesk Maya.

Для визуализации были выбраны исключительно костные структуры.После получения в программной среде AutoDesk Maya усредненной 3Dмодели костных структур плечевого сустава, мы применили, используя аппаратный ресурс для воспроизведения сложной геометрии нашей модели, методику создания скелетной анимации с поддержкой физического движка NvidiaPhysX, которая активно эксплуатируется в современных компьютерных играхи полнометражных фильмах такими компаниями, как UbiSoft, Pixar, WarnerBros. и др.В программной среде AutoDesk Maya мы выполнили следующие манипуляции: внесли в нашу модель границы свободы движений в плечевом суставе длявсех его компонентов, используя опубликованные усредненные антропометрические данные; добавили виртуальные «пружинки», имитирующие мышечные группы,присоединив их к точкам крепления мышечно-связочных комплексов плечевого сустава таким образом, чтобы одна «пружинка» соответствовалаодной группе мышц, имеющих сравнимо одинаковый вектор силы(рис.3.10).79Рис.3.10.

Имитация мышечных групп в программе AutoDesk Maya. прописали в программе параметры силы натяжения каждой «пружинки»,используя данные фМСКТ и формулу расчета силы мышцы, исходя из площади ее поперечного сечения.Так как точно измерить силу каждой мышцы в сложном комплексе плечевого сустава при помощи динамометрии не представляется возможным, мыиспользовали принцип Вебера (А.А.Ухтомский, 1927) [83], согласно которомусуществует линейная зависимость силы мышцы в ньютонах (Н) от площади еепоперечного сечения в см2. При этом считали, что на 1 см2 поперечного сечения мышца развивает силу в диапазоне от 0,5 до 1 Н [150].В итоге мы получили анатомически точную модель плечевого сустава, сограничением свободы движений и равновесными силами в виде «пружинок».После всех манипуляций мы запустили алгоритм подбора движений, который работает в программной среде физического движка AutoDesk Maya ивыполняет установку верхней конечности в различные пространственные положения.

Затем физический движок, исходя из прописанных настроек, либопроизводит дислокацию головки плечевой кости относительно суставной впадины лопатки (то есть демонстрирует вывих), либо нет, а алгоритм выдает вероятность возникновения «критических» положений верхней конечности ввиде количественной и процентной характеристики.80В финале подготовительного этапа исследования мы произвели ручнуютонкую настройку системы, которая заключалась в эмпирическом подборесилы различных групп мышц для получения нулевой вероятности рецидивавывиха при запуске алгоритма с использованием КТ здоровых волонтеров.Для дальнейших расчетов мы брали стандартную КТ плечевого суставапациента, с которой выполняли следующие действия:1) портирование статичной 3D-модели плечевого сустава пациента в программную среду AutoDesk Maya;2) определение площади поперечного сечения мышечных комплексов пациента по стандартной КТ;3) введение индивидуальных антропометрических показателей пациента впрограммную среду AutoDesk Maya;4) введение в программную среду AutoDesk Maya параметров среднестатистической модели, рассчитанной на волонтерах5) запуск алгоритма расчета «критических» положений верхней конечности.В итоге мы получаем процент «критических» положений верхней конечности (I), при которых со 100% вероятностью произойдет вывих плечевого сустава.Следует отметить, что проведение фМСКТ доступно далеко не каждойклинике, так как требует наличия соответствующего оборудования.

Крометого, выполнение движений в нестабильном плечевом суставе всегда чреваториском повторных вывихов, чего, безусловно, желательно избежать. Формулы, разработанные на основе усредненных данных, полученных с помощьюфМСКТ, позволяют, не прибегая к этому сложному и небезопасному для пациента исследованию, оценить показатель «I», базируясь на данных обычного«статичного» КТ-исследования, что делает методику расчета доступной практически любому ортопедическому стационару, и требует только использования общедоступных компьютерных программ для обработки полученных данных.81Результирующая формула расчета вероятности рецидива вывиха(ВРВ). Мы получили значения для трех параметров – V, R, I. Поскольку этипараметры в разной степени влияют на итоговую вероятность вывиха, намибыли введены повышающие коэффициенты, подобранные на основе ретроспективного анализа результатов лечения пациентов.ВРВ = 2 (1-V) + 3 R + 5 IИтоговый показатель ВРВ количественно отражает повышение риска рецидива вывиха.

Поскольку граничные значения всех трех показателей (V, R, I)составляют от 0 до 1, граничные значения ВРВ составят от 0 до 10 баллов, приэтом 0 баллов соответствует полному исключению вероятности вывиха, а 10баллов – 100% вероятности.Если определяются одновременно дефекты и головки плечевой кости, игленоида, то в результирующей формуле меняется только показатель R, который в этом случае является суммой относительных размеров дефектов обоихкостных структур:ВРВ = 2 (1-V) + 3 (R1+ R2) + 5 IПолучив количественное значение показателя ВРВ, следует интерпретировать эти данные применительно к клинической практике, сформулировав сучетом ВРВ рекомендации по избранию оптимальной лечебной тактики.В качестве следующего шага мы провели ретроспективный анализ медицинской документации 513 пациентов, находившихся под наблюдением и проходившим амбулаторное или стационарное лечение по поводу посттравматической нестабильности плечевого сустава, у которых смогли на основе ранее выполненных МСКТ применить наши формулы расчета вероятности рецидива вывиха, сопоставив результаты с исходами лечения, прослеженными в течение 3 лет.Это позволило определить 4 степени вероятности рецидива вывиха (ВРВ)в плечевом суставе:1-я – низкая: ВРВ < 1,2 балла;2-я – средняя: 1,2 ≤ ВPВ ≤ 2,7 балла;3–я – высокая: 2,8 ≤ ВPВ ≤ 4,1 балла;824-я - крайне высокая: ВPВ > 4,1 балла.Первая степень ВРВ определена у 357 пациентов.

В большинстве случаев(72,8 %) им выполнена артроскопическая операция Банкарта, у 69 проводиликонсервативное лечение (рис.3.11).Ремплиссаж7,8%ОперацияБанкарта72,8%Консервативное лечение19,3%Рис.3.11. Лечебная тактика у пациентов с первой степенью ВРВ.Анализ результатов лечения показал, что при консервативной тактике рецидив вывиха отмечен в 17,4 % случаев, после операции Банкарта – всего в 1,9 %, апосле усиления стабилизации за счет ремплиссажа рецидивов не было(рис.3.12).3001-я степень ВРВ255Нет рецидива250Рецидив20015010057502812500КонсервативноелечениеОперация БанкартаРемплиссажРис.3.12. Результаты лечения у пациентов с первой степенью риска.83Результаты примененной тактики свидетельствуют о том, что даже принизкой вероятности рецидива вывиха, рассчитанной по нашему алгоритму,риск консервативного лечения все-таки остается существенным, особенно у пациентов, планирующих сохранить высокую физическую активность, заниматься спортом.