Диссертация (1141178), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В тех случаях, когда для устранения дефекта планировалось использование костного трансплантата с включением в его состав кожноголоскута, допплерография позволяла определить расположение перфорантных кожных сосудов. Дизайн кожного лоскута планировали с учетом этих данных.В ходе исследования кровоснабжения стопы в обязательном порядке выполнялся так называемый модифицированный тест Аллана, когда определялась пульсация передней большеберцовой артерии на своде стопы и артерия пережималась вэтом месте.
Одновременно изучался кровоток по задней большеберцовой артериии наоборот. Это связано с тем, что при интактных артериях стопы возможен ретроградный приток крови в основные артериальные стволы голени. Данное обстоятельство может маскировать проблемы с кровотоком в проксимальных отделахбольшеберцовых артериальных стволов.В 9 случаях сомнительных результатов импульсно-волновой допплерографии при выборе малоберцового лоскута было выполнено ангиографическое исследование сосудов нижних конечностей по стандартной методике.Как правило, данных полученных при помощи перечисленных методов обследования было достаточно для установки окончательного диагноза, определении объема операции, предварительного выбора метода устранения дефекта и выбора донорской зоны, а также проведения виртуальной хирургической операции.На этом этапе, когда донорская зона была определена, выполнялась мультиспиральная компьютерная томография выбранного участка тела.
Исследованиедонорской зоны осуществляли на том же томографе что и реципиентной с теми жезаданными параметрами. В 4 случаях томографию реципиентной зоны осуществляли с контрастированием сосудов в режиме ангиографии – как альтернатива традиционной ангиографии. Отдельно следует отметить, что компьютерная ангиография бесполезна для позиционирования перфорантных кожных сосудов припланировании костно-фасциально-кожных реваскуляризированных лоскутов в43связи с недостаточной чувствительностью датчиков современных томографов дляобнаружения сосудов такого малого диаметра.Для мэпирования кожных перфорант в области забора трансплантата используем портативный прибор для допплерографии (рисунок 2).
Это компактныйприбор, работа с которым не требует дополнительной подготовки. Будучи размещен над кожной перфорантой, датчик улавливает пульсацию сосуда и передаетусиленный сигнал на динамик прибора. Использовать его можно не только дляразметки операционного поля до операции (рисунок 3), но также и во время операции, для облегчения поиска сосудов.Рисунок 2.
Портативный доплер.Рисунок 3. Определение перфорантныхсосудов перед операцией.44Глава 3. Разработка метода моделирования реконструктивныхопе-раций при замещении дефектов нижней челюстиВпервые в России пластиковая копия фрагмента черепа живого человека(нижняя челюсть десятилетней девочки с диагнозом сосудистая опухоль (гематома) справа) по результатам компьютерной томографии была изготовлена 27 февраля 1999 года. Набор томограмм, пригодный для построения трехмерной компьютерной модели был получен на рентгеновском томографе Somatom CR фирмыSIMENS в детской клинике им.
Святого Владимира (г. Москва). Изготовлениепластиковой модели проводилось на установке лазерной стереолитографии ЛС250/Э.В настоящее время функционирует схема оперативного изготовления пластиковых биомоделей, которая включает: сканирование пациента на компьютерном томографе в специализированной клинике; получение аксиальных срезов вформате Dicom; предварительную обработку томограмм с целью выделения области интереса; упаковку томограмм и их передачу по электронным сетям в Институте информационных и лазерных технологий Российской академии наук (ИПЛИТ РАН); построение по полученным томограммам трехмерной модели и преобразование ее в STL формат; изготовление пластиковой биомодели на разработанных и изготовленных в ИПЛИТ РАН установках лазерной стереолитографииЛС-120 или ЛС-250.Пластиковые модели обычно используются при подготовке и планированииоперативного вмешательства в черепно–челюстно–лицевой хирургии, хирургии45шеи и позвоночника, торакальной хирургии, ортопедии и нейрохирургии, а такжедля оперативного изготовления имплантатов из различных материалов.
Наиболеечасто биомодели используются для устранения посттравматических и врожденных дефектов в челюстно-лицевой хирургии. В этой области важную роль играеткосметический результат оперативного вмешательства.Для изготовления трехмерной виртуальной модели черепа пациента былапроведена компьютерная томография по описанной выше методике. Полученныепри компьютерной томографии данные в виде набора аксиальных срезов с шагомсканирования 0,45 мм в формате dicom отправляли на сервер Института проблемлазерных и информационных технологий РАН (г. Шатура). В лаборатории ИПЛИТ для обработки томограмм и построения трехмерного объекта использоваласькомпьютерная программа Mimics (Materialise, Бельгия).Прежде всего требовалось подготовить трехмерные виртуальные моделичерепа и костей донорской зоны для выполнения виртуальной хирургическойоперации.
При обработке данных машина выдала набор картинок срезов с множе-ством различного рода шумов. Шум и пространственная однородность – различные КТ-числа для ткани с однородной плотностью, вызванные недостатками прохождения фотонов через ткань. В зависимости от источника возникновения, шумразделяют на квантовый (результат ограничения фотонов, достигающих датчиков), электронный (вызванный электрическим взаимодействием в самой системе),вычислительный (приближения, используемые в процессе измерения) и лучевой46(вызванный рассеиванием излучения). Для устранения основной массы шума была использована функция Region Growing (рис.
4).Кроме шумов имеются и артефакты. Артефактами изображений в компьютерной томографии называют любое несоответствие между КТ-числами реконструированного изображения и истинными коэффициентами ослабления объекта.Технология реконструкции изображения такова, что измерения на всех детекторах суммируются, поэтому на изображениях проявляются любые ошибки измерений.
Ошибки реконструкции могут быть вызваны как недостатком данных, так иналичием различных шумов. Артефакты могут проявляться в виде полос (ошибкав отдельном измерении), затемнений (постепенное отклонение группы каналов),Рис. 4. Использование функции Region Growing.колец (ошибки калибровки отдельного детектора), искажений (спиральная реконструкция).В нашем случае во рту пациента присутствуют объекты с высокой плотностью, например, сделанные из металла коронки зубов, что вызывает на изображении появление артефактов в виде полос (рисунок 5). Это вызвано тем, что плотРисунок 5. Устранение артефактов в виде полос.ность металла выходит за предел нормального диапазона значений, который томограф может отобразить, давая неполные профили ослабления.Для устранения артефактов, вызванных пациентом, необходимо было редактировать каждый срез отдельно, удаляя только ненужные полосы-блики.
Ещеодним критерием качества изображения является контрастное разрешение изображения – способность сканера показывать малые изменения контрастности тка-47ней больших объектов. Для данного набора томограмм этот параметр важен припостроении тонких костных и хрящевых стенок (рис. 6). На рисунке показаны модели, построенные по исходным данным (слева) и по прорисованным срезам с последующим сглаживанием (справа).Чтобы нижняя челюсть могла двигаться, необходимо отделить ее от общейРисунок 6. Построение тонких костных стенок.модели.
Для этого необходимо удалить область маски на всех срезах КТ, гденижняя и верхняя челюсть пересекаются между собой. Создаем копию отредактированных томограмм без шумов и артефактов и на сагиттальных срезах отделя-Рисунок 7. Удаление маски в местах соприкосновения верхней и нижней челюстей.48ем нижнюю челюсть, стирая верхние зубы (рис. 7).После чего из созданной копии общей модели вычитаем отделенную нижнюю челюсть. При этом отметим, что маска – выделенная цветными пикселямиобласть ткани, плотность которой определена предельными верхним и нижнимпороговыми значениями. В данном случае плотность маски задана в пределах, соответствующих плотности костной ткани.
Рисунки 8 и 9 иллюстрируют этот процесс.Рисунок 8. Отделение нижней челюсти от верхней челюсти.Рисунок 9. Виртуальная схема разделения челюстей.Набор срезов в виде двумерных файлов преобразовывался в трехмернуюмодель формата STL. Дальнейшее виртуальное планирование операции проводилась в программе Magics (Materialise, Бельгия).После создания виртуального скелета, определяли границу дефекта и плоскость резекции.49С этого момента непосредственное участие в планировании операции принимал оперирующий хирург. Как правило, инженер-программист не имеет медицинского образования. Его знания анатомии человека минимальны.По этой причине, ему сложно понять весь замысел операции и осуществить еевиртуальное планирование без непосредственного участия хирурга.
СовременныеCAD\CAMпрограммы весьма дороги. Кроме этого, работа на таком программномобеспечении требует подготовки и времени. Поэтому обладание необходимымпрограммным обеспечением и наличие специалиста с соответствующей подготовкой в клинике практически не выполнимо. Взаимодействие осуществлялосьчерез видеоконференцию посредством программы TeamViewer.
Инициировалисессию видеоконференции с компьютера ИПЛИТ, на котором выполнялась предварительная подготовка трехмерных моделей. На экране своего компьютера, хирург имел возможность наблюдать экран компьютера в ИПЛИТ, общаться с инженером-программистом посредством встроенной в программу TeamViewer голосовой связи, а в случае необходимости, принимать управление курсором удаленного компьютера с целью управления процессом планирования непосредственноудаления шумов.Как правило, операции по удалению опухолей и одномоментному устранению образовавшегося дефекта выполняются двумя бригадами: бригада хирурговонкологов и пластических хирургов. В связи с этим, в виртуальном планированиив обязательном порядке принимали участие оба хирурга (рисунок 10).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
