Введение

Неотъемлемую часть современной медицины составляет технологический прогресс. Актуальной методикой, которая позволяет перейти от плоскостных изображений к трехмерной картине, наглядно представляющей форму анатомической структуры и топографо-анатомические соотношения, является трехмерное моделирование при компьютерной томографии (КТ) [1]. Данная технология получения объемных изображений помогает врачам осуществлять анализ и давать аргументированный прогноз развития патологических процессов, проводить обзор возможности использования альтернативных ресурсов и планировать этапы лечебных манипуляций [2].

Сегментация с последующим трехмерным моделированием активно применяется в различных областях медицины. Так, моделирование костных структур использовалось для планирования операций при опухолях и переломах, а моделирование абдоминальных органов — при планировании операций на печени [3—4]. Применительно к изучению нормальной анатомии 3D-моделирование активно использовалось при изучении вариантной сосудистой анатомии [5].

В отношении верхнечелюстных пазух возможности трехмерного моделирования освещены фрагментарно, вероятно, в связи со сложностью формы и необходимостью выделения низкой плотности воздушного содержимого, а не костных стенок.

В единичных публикациях анализируются данные КТ или конусно-лучевой томографии с последующим 3D-моделированием пазух. Авторы обращают внимание на то, что подобные изображения ценны тем, что исключают проекционные неточности [6].

Трехмерная модель верхнечелюстной пазухи (ВЧП) дает возможность полноценно оценить форму пазухи и перейти от ее линейных размеров к объемным измерениям путем выделения всех элементов объемного изображения полости пазухи.

Цель исследования — оценка объема ВЧП по данным КТ с трехмерным моделированием в зависимости от пола, возраста и типа формы пазухи.

Материал и методы

Основу нашего исследования составил анализ трехмерных моделей ВЧП у пациентов различных половозрастных групп. Все исследования пазух проводили в связи с подозрением на патологию головного мозга.

Критериями отбора послужили следующие факторы, которые могли повлиять на действительный объем ВЧП:

— отсутствие патологических изменений пазух, таких как патологическое содержимое, утолщение слизистой оболочки, кисты, полипозные вегетации или новообразования;

— послеоперационные изменения с нарушением целостности стенок и дефектами слизистой оболочки;

— отсутствие костно-травматических изменений стенок ВЧП после травм лицевого скелета.

В первичный анализ вошли 260 исследований, из которых в последующем были выбраны 80.

Мультиспиральную компьютерную томографию (МСКТ) проводили пациентам в возрасте от 22 до 84 лет. Средний возраст пациентов исследуемой группе составил 52,31±3,18 года. КТ выполняли в клиниках СамГМУ на аппарате GE Revolution EVO 128 (120 кВ, 80 мА, коэффициент шума 11,5, доза лучевой нагрузки 1,6±0,8 мЗв).

Проведенное исследование соответствует стандартам Хельсинкской декларации, одобрено независимым этическим комитетом ФБОУ ВО «СамГМУ» Министерства здравоохранения Российской Федерации, протокол №12 от 20.12.22. Все лица, вошедшие в исследование, подписали информированное добровольное согласие.

Полученные данные исследуемой группы были загружены в систему «Автоплан» в формате DICOM, в дальнейшем обработаны в зависимости от степени пневматизации с помощью инструментов «роста области» и трехмерной интерполяции (рис. 1).

Рис. 1. КТ ВЧП, трехгранной формы, сагиттальная проекция, костное окно (а) и 3D-модель ВЧП, созданная в АПК «Автоплан» (б); в правой половине экрана приведены данные по общему объему (45,5 см³).

На первом этапе требовалось перейти от данных МСКТ в виде послойных изображений к трехмерным моделям, которые являются результатом процесса сегментации изображений для выделения всех вокселей, относящихся к полости пазухи. После построения модели в свойствах сегментации отображался ее объем [7].

В зависимости от формы пазух была использована классификация Гайворонского в целях разделения пазух по группам [8]:

— трехгранная пирамида;

— четырехгранная пирамида;

— щелевидные;

— неопределенной формы.

Для исследования различий в объеме пазухи в зависимости от стороны пазухи использован тест Манна—Уитни с подсчетом p. Оценку различий в зависимости от пола выполняли с помощью методики анализа независимых величин.

Результаты и обсуждение

Данные описательной статистики по объему правой и левой ВЧП в общей группе, среди лиц мужского и женского пола, а также в группах лиц в возрасте моложе 50 лет и старше 50 лет представлены в табл. 1.

Таблица 1. Описательная статистика в группах по объему правой и левой ВЧП

Выявлено отсутствие статистически значимых различий по объему в исследуемой группе, что позволило объединить показатели в одну группу для дальнейшей оценки корреляции и различий в группах в зависимости от пола, возраста и т.д. Так, среднее значение для мужчин составило 14,53±3,58 см³, для женщин — 17,01±4,81 см³ (p=0,000013). Таким образом, у мужчин и женщин выявлено различие объемов ВЧП. Эти различия могут быть обусловлены различиями в размерах, а также тем, что средний рост мужчин в популяции выше, чем женщин [9].

Следующая гипотеза состояла в наличии корреляции между возрастом и объемом ВЧП. Потеря зубов с атрофией альвеолярного отростка, формирование перегородок, деформация костных стенок — все эти процессы чаще наблюдаются в зрелом и старческом возрасте, в связи с чем вполне обоснованным является предположение о постепенном снижении объема ВЧП.

Для оценки корреляции потребовалась оценка нормальности распределения возраста (рис. 2). Выявлено отсутствие нормального распределения, данные по анализу корреляции между нормальными выборками по объему и выборкой по возрасту с ненормальным распределением представлена в табл. 2.

Рис. 2. Диаграмма распределения пациентов по возрасту в исследуемой группе.

Таблица 2. Данные по анализу корреляции между возрастом и характеристикой пазух

Таким образом, во всех группах выявлена слабая обратная корреляция, которая была более выражена для правой ВЧП, т.е. гипотеза о снижении объема с возрастом оказалась справедливой, однако сила выявленной корреляции была незначительной.

Был проведен анализ различий в объемах ВЧП у лиц в возрасте моложе 50 лет и от 50 до 80 лет в исследуемой группе и среди мужчин и женщин. Данные представлены в табл. 3.

Таблица 3. Данные анализа различий в объемах верхнечелюстных пазух у лиц в возрасте моложе 50 лет и в возрасте старше 50 лет в исследуемой группе и среди мужчин и женщин

Выявлено, что снижение объема у лиц старшего возраста наблюдалось как среди пациентов исследуемой группы, так и в группах мужчин и женщин. Однако у женщин такие различия статистически незначимы.

На следующем этапе проведен анализ различий в объеме ВЧП в зависимости от их формы. Выявлено, что как справа, так и слева наиболее пневматизированы были пазухи с формой четырехгранных пирамид, а менее пневматизированы пазухи с щелевидной формой (табл. 4).

Таблица 4. Анализ достоверности различий типов ВЧП

Таким образом, для ВЧП показаны статистически значимые различия в объемах между формами при трехмерном моделировании, по данным КТ.

Сегментация полости ВЧП обеспечила объективным инструментом по выделению всех вокселей, относящихся к пазухе. Это позволило нам с максимальной точностью измерять объем пазухи, не проводя сложных арифметических расчетов по формулам, которые учитывают потенциальную форму пазухи, а не конкретную форму у конкретного человека.

Измерение объема ВЧП при помощи сегментации полости пазух проводилось в нескольких зарубежных публикациях [10—17], были проанализированы полученные данные, проведено сравнение с полученным нами объемом (табл. 5).

Таблица 5. Анализ измерений средних объемов верхнечелюстных пазух

По полученным данным, объем различался в разных исследованиях существенно, что может быть обусловлено разнородностью исследуемых групп по половозрастным и расовым характеристикам. В настоящее время, по данным большинства авторов, средний объем ВЧП колеблется в пределах 15—35 см³ [18]. Кроме того, другими авторами установлено, что средний объем полностью развитой ВЧП у мужчин больше, чем у женщин. Это может быть связано также с этнической принадлежностью. У азиатских народов объем пазух больше, чем у европейских [19]. Исследования Иль-Хо Парк показали, что средний объем пазух составлял 14,83±1,36 см³. В проведенном нами исследовании определения объема ВЧП при помощи сегментации полости пазух и создания трехмерных моделей средний объем ВЧП составил 15,17±3,74 см³.

Заключение

В результате проведенного нами исследования выполнена оценка объема верхнечелюстных пазух, по данным компьютерной томографии с трехмерным моделированием, в зависимости от пола и возраста, а также от типа формы пазухи. Определено, что как справа, так и слева наиболее пневматизированы пазухи, имеющие форму четырехгранных пирамид, а менее воздушными оказались пазухи с щелевидной формой. Выявлены статистически значимые различия по объему верхнечелюстных пазух у мужчин по сравнению с женщинами. Такая разница может быть обусловлена различиями в размерах пазух, а также тем, что в среднем рост мужчин в популяции выше, чем женщин. Кроме того, выявлено снижение объема с возрастом, однако корреляция оказалась незначительной. Для верхнечелюстных пазух показаны статистически значимые различия по объемам при трехмерном моделировании, по данным компьютерной томографии, между формами трехгранной пирамиды и щелевидной, между формой трехгранной пирамиды и щелевидной и неопределенной формами, щелевидной формы с остальными формами.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — О.В. Зелева, А.В. Колсанов

Сбор и обработка материала — О.В. Зелева

Статистическая обработка — П.М. Зельтер

Написание текста — О.В. Зелева, П.М. Зельтер

Редактирование — Е.А. Сидоров

Participation of authors:

Concept and design of the study — O.V. Zeleva, A.V. Kolsanov

Data collection and processing — O.V. Zeleva

Statistical processing of the data — P.M. Zelter

Text writing — O.V. Zeleva, P.M. Zelter

Editing — E.A. Sidorov

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.