Маркеева М.В.

Кафедра оториноларингологии Саратовского государственного медицинского университета им. В.И. Разумовского Минздрава России, Саратов, Россия, 410012

Мареев О.В.

Кафедра оториноларингологии Саратовского государственного медицинского университета им. В.И. Разумовского

Николенко В.Н.

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России, кафедра нормальной анатомии, Москва, Россия

Мареев Г.О.

Кафедра оториноларингологии Саратовского государственного медицинского университета им. В.И. Разумовского

Данилова Т.В.

Казанский медицинский государственный университет

Фадеева Е.А.

Кафедра оториноларингологии Саратовского государственного медицинского университета им. В.И. Разумовского Минздрава России, Саратов, Россия, 410012

Федоров Р.В.

Институт электронной техники и машиностроения Саратовского государственного технического университета им. Ю.А. Гагарина, Саратов, Россия, 410054

Компьютерные технологии для математического моделирования решетчатого лабиринта

Журнал: Вестник оториноларингологии. 2017;82(5): 36-39

Просмотров : 127

Загрузок : 1

Как цитировать

Маркеева М. В., Мареев О. В., Николенко В. Н., Мареев Г. О., Данилова Т. В., Фадеева Е. А., Федоров Р. В. Компьютерные технологии для математического моделирования решетчатого лабиринта. Вестник оториноларингологии. 2017;82(5):36-39.
Markeeva M V, Mareev O V, Nikolenko V N, Mareev G O, Danilova T V, Fadeeva E A, Fedorov R V. The application of the computer technologies for the mathematical simulation of the ethmoidal labyrinth. Vestnik Oto-Rino-Laringologii. 2017;82(5):36-39.
https://doi.org/10.17116/otorino201782536-39

Авторы:

Маркеева М.В.

Кафедра оториноларингологии Саратовского государственного медицинского университета им. В.И. Разумовского Минздрава России, Саратов, Россия, 410012

Все авторы (7)

Принятые сокращения:

ДСНРЛ, ДСНРП, ДННРЛ, ДННРП — длина средних и нижних носовых раковин слева и справа

ВРЛЛ, ВРЛП — высота решетчатых лабиринтов слева и справа

ШРЛЛ, ШРЛП — ширина решетчатых лабиринтов слева и справа

ДРЛЛ, ДРЛП — длина решетчатых лабиринтов слева и справа

ДГПЛв, ДГППв — длина глазничных пластинок решетчатой кости по верхнему краю слева и справа

ДГПЛн, ДГППн — длина глазничных пластинок решетчатой кости по нижнему краю слева и справа

ВГПЛп, ВГППп — высота глазничных пластинок решетчатой кости по переднему краю слева и справа

ВГПЛз, ВГППз — высота глазничных пластинок решетчатой кости по заднему краю слева и справа

ВХЛ, ВХП, ШХЛ, ШХП — высота и ширина хоан слева и справа

ШРПз 1/3 — ширина решетчатой пластинки по заднему краю

n-ns — высота носа

ШГО — ширина грушевидного отверстия

В современной хирургии лицевого черепа и околоносовых пазух хирургам требуется блестящее знание анатомии оперируемой области. Нередко, особенно в условиях отсутствия современной диагностической техники, требуется определить тип строения околоносовых пазух, базируясь на ряде внешних признаков. В литературе встречаются работы, где указывается необходимость учета различных форм черепа, в том числе и при прогнозировании форм и размеров решетчатого лабиринта [1—4]. Методы, применяемые в медицинской краниологии, не только не утратили своего значения, но все более совершенствуются. В последние годы широко используется метод компьютерной томографии (в настоящее время принят как «золотой стандарт» предоперационного обследования пациента). Но данный метод имеет как свои преимущества, так и недостатки. До сих пор проводятся поиски новых методов диагностики, которые позволили бы «увидеть» исследуемое образование в объемном изображении до операции, точно рассчитать все размерные характеристики данного образования и расстояния от него до близлежащих органов и, что немаловажно, были бы доступны как опытному хирургу, так и молодому врачу. Также для методов необходимы высокая эффективность, достоверность, экономичность, неинвазивность.

Цель исследования — изучить зависимость между размерами решетчатого лабиринта и размерами черепа при различных формах носа с помощью факторного и корреляционного анализа с использованием современных компьютерных методик трехмерной реконструкции черепа.

Материал и методы

Материалом исследования послужили 200 компьютерных томограмм (КТ) головы взрослых людей в возрасте от 21 года до 65 лет обоего пола. Нами использовались КТ с разрешением вокселя 0,3 мм, полученные с помощью томографа ICAT. Проведена компьютерная краниометрия по разработанному нами способу прижизненного определения краниометрических параметров (патент № 2499558 РФ) [5] с помощью программы, которая позволяет определять стандартизированные краниометрические размеры черепа у живого человека с высокой точностью, используя данные, полученные компьютерным томографом. При краниометрии были изучены линейные параметры решетчатых лабиринтов: ДРЛЛ, ДРЛП — определялись ДСНРЛ, ДСНРП по месту прикрепления; ВРЛЛ, ВРЛП — расстояние от переднего и заднего краев решетчатой пластинки до нижнего края средней носовой раковины; ШРЛЛ, ШРЛП — расстояние от наиболее выступающей точки глазничной пластинки решетчатой кости до медиального края средней носовой раковины; а также структуры решетчатой кости — ДГПЛв, ДГППв, ДГПЛн, ДГППн, ВГПЛп, ВГППп, ВГПЛз, ВГППз; структуры полости носа — ДННРЛ, ДННРП; ВХЛ, ВХП, ШХЛ, ШХП; n-ns, ШГО. В связи с тем, что статистическая обработка полученного размера решетчатых лабиринтов показала отсутствие значимых различий средних значений при сравнении соседних возрастных групп, черепа взрослых людей были объединены в две группы: 1-я — мужские черепа, 2-я — женские черепа без учета возраста.

Для проведения такого краниометрического исследования вначале получают компьютерную томографию высокого разрешения головы обследуемого. На этом этапе получен стандартный файл обмена медицинскими визуальными данными формата DICOM. В файле имеется заголовок, а также воксельное изображение головы обследуемого со всеми тканями и структурами. Воксельное представление имеет высокое разрешение, занимает значительное место и непригодно для дальнейшей работы с выделенной в нем поверхностью трехмерной модели. Поэтому далее получают полигональную трехмерную модель исследуемого черепа в формате 3DS из КТ с помощью программы 3DDoctor (Able Software) или подобного режима в программном обеспечении, реализующуюся с помощью способа «марширующих кубов». Порог отсечения мягких тканей при этом задается вручную (рис. 1).

Рис. 1. Построение трехмерной модели черепа и решетчатой кости в лицензионной программе «3DDoctor». 1 — ячейки решетчатого лабиринта.

Затем полученная полигональная модель черепа загружается в разработанное программное обеспечение Cranio (рис. 2).

Рис. 2. Построенная трехмерная модель черепа с нанесенными краниометрическими точками в программе «Cranio» (патент № 2499558 РФ). 1 — глабелла; 2 — назион; 3 — точки глазничной пластинки решетчатого лабиринта; 4 — орбитальная точка; 5 — латеральные точки грушевидного отверстия; 6 — назо-спинальная точка; 7 — альвеолярная точка; 8 — порион.

Исследователь в программе Cranio наносит на трехмерную модель три основные краниометрические точки — нижний край левой орбиты (orbitale) и верхние точки наружных краев слуховых отверстий (porion), относительно которых программа строит франкфуртскую плоскость. Далее строят сагиттальную плоскость: определяют середину носолобного шва (nasion) и через нее проводят плоскость, перпендикулярную франкфуртской плоскости. Затем автоматически достраивается фронтальная плоскость через порионы, перпендикулярная двум построенным.

В программе имеется расширяемый список краниометрических точек с возможностью редактирования и добавления собственных точек при необходимости. После того как будет задана система координат установкой черепа в стандартные плоскости, программа автоматически определит расстояния выставленных на поверхности черепа краниометрических точек до плоскостей; полученные краниометрические параметры можно будет сохранить и перенести для исследования в электронные базы данных.

Таким образом, после нанесения на поверхность черепа всех необходимых краниометрических точек на изображение автоматически определяются расстояния от каждой точки до построенных плоскостей, линейные параметры изучаемых структур между краниометрическими точками, угловые размеры между плоскостями, объемные размеры структур черепа. Полученные данные обрабатываются с помощью программ Statistica for Windows 6.0, 7.0.

В исследовании с учетом пола определен используемый в краниометрии носовой указатель (НУ) [6].

Проведен математический анализ корреляционно-регрессионных зависимостей краниометрических признаков решетчатого лабиринта. С целью оценки степени влияния каждого признака на формирование решетчатого лабиринта выполнен факторный анализ с ранжированием группы признаков по степени их значимости в изучаемом объекте.

Результаты и обсуждение

Практически все размеры решетчатого лабиринта связаны положительными корреляционными связями умеренной степени со структурами полости носа — длиной нижней и средней носовых раковин, высотой глазничной пластинки по заднему краю, шириной хоан (табл. 1).

Таблица 1. Коэффициенты парной корреляции размеров решетчатого лабиринта и факторных признаков

Высота решетчатого лабиринта слева и справа связана положительными корреляционными связями умеренной степени с высотой глазничной пластинки по заднему краю справа (r=0,31—0,37), шириной хоан (r=0,30—0,35), длиной нижней носовой раковины справа (r=0,50—0,54), а также с полом. Высота глазничной пластинки по заднему краю справа, длина нижней носовой раковины справа связаны положительными корреляционными связями в большей степени с высотой решетчатого лабиринта слева, чем с аналогичными характеристиками левой половины головы.

Ширина решетчатого лабиринта слева и справа связана положительными корреляционными связями умеренной степени с длиной нижней носовой раковины (r=0,29—0,44).

Рассматриваемые факторные показатели образуют группы взаимосвязанных факторов. В последующем, при построении уравнений регрессии, в модели включались 1—2 фактора, входящих в одну группу. Тем самым нами соблюдались предпосылки регрессионного анализа (отсутствие взаимосвязи между факторными признаками). Группы факторов были выделены на основе факторного анализа и названы главными компонентами. Для каждого результативного показателя нами были построены статистически значимые уравнения регрессии.

Высота решетчатого лабиринта наиболее сильно зависит от размеров высоты заднего края глазничной пластинки справа, ширины хоаны и длины нижней носовой раковины справа, а также от пола. Высоту решетчатого лабиринта слева и справа можно описать уравнениями:

y1=3,20+1,01х1+0,29х19+0,47х21+0,26х26, (1)

y2= –0,80+0,56х19+0,37х23+0,34х26, (2)

где y1 — высота решетчатого лабиринта слева, y2 — высота решетчатого лабиринта справа, х1 — пол, х19 — высота глазничной пластинки по заднему краю справа, х21 — ширина хоаны слева, х23 — ширина хоаны справа, х26 — длина нижней носовой раковины справа (табл. 2).

Таблица 2. Соотношение увеличения высоты решетчатого лабиринта и структур полости носа

Так, у мужчин высота решетчатого лабиринта слева в среднем на 1,0 мм больше, чем у женщин. Аналогичной зависимости для высоты решетчатого лабиринта справа не обнаружено. При увеличении размеров высоты глазничной пластинки по заднему краю справа на 1,0 мм высота решетчатого лабиринта слева возрастает в среднем на 0,29 мм, а справа — на 0,56 мм. Каждый дополнительный миллиметр ширины хоаны слева увеличивает высоту решетчатого лабиринта слева в среднем на 0,47 мм, а дополнительный миллиметр ширины хоаны справа увеличивает высоту решетчатого лабиринта справа в среднем на 0,37 мм. При увеличении длины нижней носовой раковины справа на 1,0 мм высота решетчатого лабиринта слева возрастает в среднем на 0,26 мм, а справа — на 0,34 мм. Ширина решетчатого лабиринта слева и справа описывается уравнениями:

y3=6,34+0,16х9+0,08х25, (3)

y4=4,97+0,10х9+0,14х26, (4)

где y3 — ширина решетчатого лабиринта слева, y4 — ширина решетчатого лабиринта справа, х9 — ширина решетчатой пластинки по заднему краю, х25 — длина нижней носовой раковины слева, х26 — длина нижней носовой раковины справа (табл. 3).

Таблица 3. Соотношение увеличения ширины решетчатого лабиринта и структур полости носа

С увеличением ширины решетчатой пластинки по заднему краю на 1,0 мм ширина решетчатого лабиринта слева и справа возрастает в среднем на 0,16 и 0,10 мм соответственно. С увеличением длины нижней носовой раковины слева на 1,0 мм ширина решетчатого лабиринта слева возрастает в среднем на 0,08 мм. При увеличении длины нижней носовой раковины справа на 1,0 мм ширина решетчатого лабиринта справа возрастает в среднем на 0,14 мм. Особый интерес представляют корреляционные связи умеренной степени структур решетчатого лабиринта с формой носа (табл. 4).

Таблица 4. Корреляции между линейными параметрами решетчатой кости и наружными размерами носа

Высота решетчатого лабиринта связана положительными корреляционными связями слабой степени с высотой носа (r=0,17—0,23). Длина решетчатого лабиринта связана положительными корреляционными связями слабой степени с высотой носа (r=0,21—0,26) (рис. 3). Зависимости ширины решетчатого лабиринта от формы носа не выявлено.

Рис. 3. Взаимосвязь параметров решетчатого лабиринта с высотой носа, r — коэффициент корреляции.

Вывод

Полученные нами значения коэффициентов парной корреляции позволяют говорить об отсутствии сильных связей и преобладании умеренной связи между размерами решетчатого лабиринта и выбранными факторными признаками. Практически на все параметры решетчатого лабиринта оказывают положительное воздействие длина нижних носовых раковин и высота глазничной пластинки по заднему краю. На высоту решетчатого лабиринта также положительно влияет ширина хоаны.

Высоту решетчатого лабиринта с определенной степенью вероятности можно определить в миллиметрах, используя размеры высоты глазничной пластинки по заднему краю, ширины хоан, длины нижних носовых раковин; ширину — используя размер длины нижних носовых раковин.

Факторная нагрузка на первую главную компоненту длины нижней носовой раковины составляет слева а25 1=0,81, справа а26 1=0,80, длина средней носовой раковины слева и справа — по 0,81. Факторная нагрузка на первую главную компоненту длины верхнего и нижнего края глазничной пластинки справа составляет а17 1=0,62 и а18 1=0,51 соответственно. Влияние длины верхнего края глазничной пластинки слева на первую главную компоненту составило а13 1=0,51.

Таким образом, выявлена зависимость размера решетчатого лабиринта от формы носа, а также внутриносовых структур и пола. Проведенное исследование позволяет говорить о необходимости предоперационного краниометрического обследования ринологического больного. Компьютерная краниометрия дает более полную и точную информацию, чем стандартная краниометрия и компьютерная томография. С помощью новейших компьютерных технологий появилась возможность получать реальное объемное изображение околоносовых пазух в полости черепа, топографические взаимоотношения с окружающими структурами, линейные и объемные размеры пазух с точностью до сотых долей миллиметра.

Мы надеемся, что использование компьютерной краниометрии может резко сократить количество интра- и послеоперационных осложнений, риск которых сохраняется даже с использованием навигационных операционных установок.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail