Автореферат и диссертация по медицине (14.01.13) на тему:Оптимизация компьютерной томографии травмы челюстно-лицевой области с использованием постпроцессорной обработки

На правах рукописи

Кузнецов Алексей Александрович

Оптимизация компьютерной томографии травмы челюстно-лицевой области с использованием постпроцессорной обработки

14.01.13 — Лучевая диагностика, лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

9 СЕН /015

Сургут —2015

005562113

Работа выполнена в Бюджетном учреждении высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа - Югры «Сургутский государственный университет» (БУ ВО «Сургутский государственный университет», СурГУ).

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

КЛИМОВА Наталья Валерьевна - доктор медицинских наук, профессор.

АРЖАНЦЕВ Андрей Павлович - доктор медицинских наук, профессор, Федеральное государственное учреждение «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии», заведующий рентгенологическим отделением;

ВИШНЯКОВА Мария Валентиновна - доктор медицинских наук, профессор, Государственное учреждение «Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского» Министерства здравоохранения Московской области, заведующая кафедрой лучевой диагностики факультета усовершенствования врачей.

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Защита состоится «_

2015 года в часов на 3.041.04,

заседании диссертационного совета Д208.041.04, созданного на базе Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Министерства здравоохранения Российской Федерации по адресу: г. Москва, ул. Долгоруковская, д. 4, строение 7 (помещение кафедры истории медицины).

Почтовый адрес: 127473, г. Москва, ул. Делегатская, д. 20/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России по адресу: 127206, Москва, ул. Вучетича, д. 10а и на сайте http://dissov.msmsu.ru.

Автореферат разослан «_ _2015 года.

Ученый секретарь ХОХЛОВА

диссертационного совета Д208.041.04, Татьяна

кандидат медицинских наук, доцент Юрьевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Черепно-лицевые переломы составляют около 40 % от общего числа травматизма по данным ВОЗ от 2013 г., из них 3,5-8,0 % — повреждения костей челюстно-лицевой области (ЧЛО). В структуре заболеваемости взрослого населения РФ травмы ЧЛО находятся на 10-м месте. Наблюдается утяжеление характера и вида травм, в частности увеличение доли тяжелых переломов верхней челюсти, массивных разрушений средней зоны лица (Дубровин М.С., Копецкий И.С., Полунин B.C., 2013).

Несмотря на значительный прогресс, лечение пациентов с переломами костей лицевого скелета и профилактика осложнений - труднейшая проблема, которая требует дальнейшего исследования. Число пострадавших с осложнениями и неудовлетворительными результатами лечения остается высоким, что заставляет искать новые пути повышения эффективности диагностики и лечения пациентов с травмами ЧЛО (В. van den Bergh, 2011).

В настоящее время при диагностике повреждений костных структур любой локализации, в том числе и челюстно-лицевой области, первым этапом по-прежнему является рентгенография в стандартных укладках (Лежнев Д.А., 2008; Hardt N., Kuttenberger, J., 2010; Аржан-цев А.П., 2014). Однако известно, что даже рациональное применение распространенных рентгенологических методик ограничено их диагностическими возможностями. С внедрением в клинико-диагностический алгоритм таких методов лучевой диагностики, как магнитно-резонансная томография, мультисрезовая компьютерная томография, ультразвуковое исследование, остеосцинтиграфия, томосинтез и цифровая микрофокусная рентгенография с прямым многократным увеличением изображений возможности визуализации патологических изменений данных анатомических областей существенно расширились (Лаптев П.И. и соавт., 2010; Алексеева Е.А., 2011; Faccioli N. et al., 2010; Чуловская И.Г., 2012; Kokkonen Н., 2012; Geijer М., 2013). При диагностике травм лица рентгеновская многосрезовая компьютерная томография имеет бесспорные преимущества перед другими рентгенологическими методиками, позволяя выявить наличие костных повреждений любой локализации с минимальными временными потерями, определить точное количество и направление смещения костных отломков. Это особенно важно при переломах черепа, так как выполнение рентгенографии, панорамной или линейной зонографии, не может решить все диагностические задачи. При грубых повреждениях и пост-

травматических деформациях костей лица использование МСКТ необходимо, поскольку данная методика является единственной из имеющихся рентгенологических методик, предоставляющих информацию не только о повреждении массивных костных анатомических деталей лица, но и переломах тонкостенных костных структур орбит, верхнечелюстных пазух, решетчатого лабиринта (Васильев А.Ю., 2010; Аржан-цев А.П., 2014).

Степень разработанности темы диссертации: необходимо отметить, что потенциал современных технологий медицинской визуализации в плане применения постпроцессорной обработки используется недостаточно. Применение компьютерной томографии с МПР при переломах костей лицевого скелета может позволить более детально диагностировать степень повреждения челюстно-лицевой области, выявить величину и направление дислокации костных фрагментов (Рабухи-на H.A. и соавт., 2003, 2006; Hardt N., Kuttenberger J., 2010; Аржан-цев А.П. 2014). Среди доступных литературных данных существует лишь небольшое количество опубликованных работ, связанных с постпроцессорной обработкой результатов МСКТ (Гордина Г.С., Серова Н.С. и соавт., 2014). Большая же часть источников посвящена влиянию на результаты МСКТ условий сканирования ЧЛО (Атаев А.Г., Дмитращенко A.A., 2004; Голубева Г.Н., 2006).

Использование МСКТ и постпроцессорной обработки позволило бы значительно расширить границы информированности специалистов о скрытых особенностях и изменениях костной структуры при травме ЧЛО. Для обработки больших объемов полученной информации необходима последовательная и целенаправленная постпроцессорная обработка, что и расширяет диагностические возможности МСКТ и визуального представления информации (Голубева Г.И., 2006; Аржан-цев А.П., Перфильев С.А., 2010). Именно это обуславливает необходимость поиска максимально информативных вариантов постпроцессинга для оптимизации исследований пациентов с травмой ЧЛО для сокращения времени при диагностике повреждений, планировании оперативных вмешательств, прогнозирования результатов оперативного лечения, а также контроля качества хирургических вмешательств в раннем и отдаленном послеоперационном периодах (Аббясова О.В., Лежнев Д.А., 2010; Перова Н.Г., 2010). Все вышеперечисленное послужило основанием для дальнейшего изучения обозначенной проблемы.

Цель исследования: улучшение результатов МСКТ при травме челюстно-лицевой области на основе постпроцессорной обработки изображений.

Задачи исследования:

1. Усовершенствовать и дополнить диагностический алгоритм комплексного лучевого обследования пациентов с множественной травмой лицевого скелета, оптимизировать на основе экспериментальных исследований технологии постпроцессорной обработки при травме ЧЛО.

2. Показать значение мультипланарных реформации и объемного рендеринга в анализе многосрезовой компьютерной томографии че-люстно-лицевой области.

3. Разработать программный модуль для анализа МСКТ ЧЛО на мультимодальных рабочих станциях.

4. Оценить диагностическую эффективность традиционного рентгенологического исследования, ОПТГ, многосрезовой компьютерной томографии, МСКТ с постпроцессингом при множественных повреждениях лицевого скелета.

5. Обосновать значение и определить место цифровых технологий визуализации на базе мультимодальных станций в интерпретации результатов различных рентгенологических методик исследования при множественных повреждениях лицевого скелета.

Научная новизна исследования

1. Усовершенствован и дополнен диагностический алгоритм лучевого обследования при травме ЧЛО с применением мультипланарной реконструкции и объемного моделирования на станциях врача-рентгенолога, разработанного программного модуля дифференциальной сегментации и визуализации соприкасающихся костных структур челюстно-лицевой области.

2. Впервые показано превышение диагностической эффективности МСКТ с постпроцессингом над другими видами рентгеновских методик при травме челюстно-лицевой области.

3. Впервые показана возможность объективизации объема хирургического вмешательства с использованием мультипланарной реконструкции и объемного моделирования на станциях врача-рентгенолога при травме ЧЛО.

Теоретическая и практическая значимость работы

Использование предлагаемых вариантов постпроцессинговой обработки данных МСКТ позволяет повысить эффективность исследования при травме челюстно-лицевой области.

Применение комплекса методик постпроцессорной обработки и программного модуля дифференциальной сегментации и визуализации соприкасающихся костных структур челюстно-лицевой области дает возможность объективизировать объем хирургического вмешательства.

Усовершенствованный диагностический алгоритм лучевого обследования при травме ЧЛО с применением мультипланарной реконструкции и объемного моделирования на станциях врача-рентгенолога позволяет стандартизировать и унифицировать подходы к диагностике, тем самым оптимизировать технологии постпроцессорной обработки при разных видах травмы ЧЛО.

Реализация результатов работы: Результаты диссертационного исследования внедрены в учебный процесс кафедры госпитальной хирургии БУ ВО «Сургутский государственный университет», а также в практическую работу БУ «Сургутская окружная клиническая больница».

Основные положения, выносимые на защиту диссертации:

1. В алгоритме рентгеновского исследования при диагностике повреждений различных зон лица целесообразно отдавать предпочтение МСКТ, а при множественном поражении - выполнять только его.

2. Анализ данных МСКТ необходимо проводить с обязательным использованием мультипланарной реконструкции для улучшения качества диагностики и определения показаний и объема хирургического вмешательства.

3. Применение комплекса методик постпроцессорной обработки позволяет детализировать и объективизировать объем поражения, определить показания к хирургическому лечению.

4. Программный модуль дифференциальной сегментации и визуализации соприкасающихся костных структур челюстно-лицевой области облегчает постпроцессорную обработку и подготовку к хирургическому этапу лечения при травме ЧЛО.

5. Из всех цифровых технологий визуализации на базе мульти-модальных станций при множественных повреждениях лицевого скелета ведущее место занимает МСКТ с постпроцессорной обработкой.

Протокол диссертационного исследования на тему «Оптимизация компьютерной томографии травмы челюстно-лицевой области с использованием постпроцессорной обработки» был одобрен комитетом по этике ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО - Югры» (протокол № 19 от 13 октября 2011г.).

Связь работы с научными программами, планами. Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой ГБОУ ВПО «СурГУ ХМАО - Югры», зарегистрированной в ВНТИЦ под № 0120.0 803758 «Усовершенствование, разработка и внедрение комплексных патогенетически обоснованных технологий профилактики послеоперационных осложнений в хирургии».

Апробация работы. Диссертация апробирована на заседании кафедры госпитальной хирургии с курсом лучевой диагностики, лучевой терапии ГБОУ ВПО «СурГУ ХМАО - Югры» (протокол № 6 от

10.05.2014).

Материалы диссертации были представлены на следующих конференциях: III научно-практической конференции «Перспективы и опыт использования цифровых технологий в работе рентгенодиагно-стического оборудования» (Екатеринбург, 2009); на V Всероссийском национальном конгрессе лучевых диагностов и терапевтов «Радиоло-гия-2011» (Москва, 2011); Международном V «Невском радиологическом форуме-2011» (Санкт-Петербург, 2011); научной конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых медицинских факультетов государственных университетов России с международным участием «Актуальные вопросы экспериментальной и клинической медицины» (Сургут, 2012); Конгрессе Российской ассоциации радиологов «Лучевая диагностика и терапия в реализации национальных проектов» (Москва, 2013); III Съезде врачей лучевой диагностики Сибирского федерального округа (Красноярск, 2014). Работа обсуждена на заседании кафедры лучевой диагностики МГМСУ им. А.И. Евдокимова Министерства здравоохранения Российской Федерации (протокол № 137 от

09.04.2015).

Личный вклад автора. Диссертация написана самостоятельно. Проведено исследование по всем разделам работы, сформулированы цели и задачи, определен объем и методика исследований, собраны и последовательно проанализированы результаты. Полученная информация систематизирована. Автором самостоятельно выполнены все виды исследований экспериментального и клинического материала, представленные в данной диссертационной работе, написаны заключения по сформулированным протоколам. Степень достоверности результатов подтверждается достаточным объемом клинического материала, использованные методики научного анализа проверены, признаны эффективными.

Публикации по теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, 4 из которых в российских рецензируемых научных журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией при Министерстве образования и науки Российской Федерации. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015610949 от 21 января 2015г.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов, практи-

ческих рекомендаций и списка литературы, включающего 91 отечественных и 117 иностранных авторов, содержит 13 таблиц, 41 рисунок и 1 приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Современная диагностика травмы 4JIO представляет собой актуальную медицинскую и социальную проблему, от решения которой зависит успех лечения, эффективность протезирования, реабилитация и социальная адаптация пациентов. Методические приемы рентгенологического исследования варьируют в зависимости от диагностических, лечебных задач и локализации поражений (Васильев А.Ю. и соавт., 2004, 2007, 2010; Лежнев Д.А., Фомичев О.М., 2004; Рабухина H.A., 2006; Серова Н.С., 2010; Sung Е.К., Rohini N.. Sakai О., 2012).

Основной семиотический признак, который анализировался в работе - нарушение целостности кости. В диагностике повреждения кости у пациентов с изолированными повреждениями оправдано использование традиционного рентгенологического исследования. В то время как при множественной и комбинированной травме методикой выбора является многосрезовая компьютерная томография (Лежнев Д.А., 2010; HardtN., KuttenbergerJ., 2010; Кузнецов A.A., Климова Н.В., 2012; Ар-жанцев А.П., 2014). Согласно Г.И. Голубевой, интерпретация данных МСКТ при травме ЧЛО имеет свои особенности: индивидуальная врачебная постпроцессорная обработка исследования обеспечивает получение максимального эффекта от МСКТ, а основная диагностическая информация может быть получена при изучении многопроекционных реформатов. Многопроекционные реформаты должны анализироваться в зависимости от вида процесса с использованием срезов различной толщины, в костном или мягкотканном режиме, с использованием режимов Average, MIP, MinIP, объемного изображения с индивидуальными наклонами и поворотами. В работе Maria В. Papageorge, Daniel Oreadi (2013) показано, что наличие симметрии в диагностических изображениях ЧЛО говорит об отсутствии повреждения, и, соответственно, потеря симметрии в одном из мультипланарных реформатов позволяет с большой вероятностью судить о наличии травмы. Вышеназванные авторы используют схемы с дополнительной разметкой рентгеновских изображений, облегчающих анализ данных, поиск указанного семиотического признака. Вместе с тем не описывается механизм получения симметричного изображения: стандартная укладка, укладка с помощью специальных аксессуаров или анализ с постпроцессинговой обработкой. С другой стороны, известно, что большинство пациентов с

множественной травмой ЧЛО поступают в тяжелом состоянии, и правильная укладка во время исследования невозможна.

Для определения последовательности мультипланарных реформации МСКТ и их возможности в визуализации структур лицевого черепа при различных вынужденных положениях, получения достоверной диагностической информации о костных структурах проведено экспериментальное исследование с препаратом черепа. Цель экспериментального исследования — доказательство гипотезы о несущественности погрешностей укладки пациентов при МСКТ лицевого отдела черепа. Отработана методика постпроцессорной обработки. Были разработаны приемы, позволяющие добиться оптимальных изображений, с детальным изучением всех структур, вне зависимости от укладки при сканировании. Полученные при сканировании препарата черепа данные анализировали на станции врача-рентгенолога. После имитации вынужденной укладки мультипланарную реконструкцию производили следующим образом: в окне с аксиальными сканами, захватив мышью изображение из серии сканов, выполненных в вынужденной укладке, осуществляли поворот с тем, чтобы разместить анатомические ориентиры максимально симметрично. Таким образом вся серия изменяла положение в нужной для просмотра плоскости. В окне с сагиттальным расположением сканов, захватив мышью маркер оси X, изменяли плоскость, через которую проходили аксиальные срезы (вдоль основания черепа). В окне с фронтальными срезами изображение располагалось по центру, симметрично. После перечисленных манипуляций изображение приобретало вид, соответствующий оптимальной укладке. Измерения, проведенные на аксиальных сканах, при оптимальной укладке и аналогичных сканах, восстановленных из вторичных данных объемной МСКТ, совпали. Из первичных аксиальных изображений была осуществлена мультипланарная реконструкция в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, что подготовило серии изображений черепа для анализа. Достоверность их диагностической ценности (размеры, форма, взаиморасположение) сомнений не вызывала.

Таким образом, экспериментальное исследование, проведенное с препаратом черепа, позволило разработать последовательность этапов 2В постпроцессорной обработки изображений при вынужденном положении пациента. Это явилось основанием для применения такой методики при обследовании пациентов с множественной травмой, в тяжелом состоянии, когда МСКТ выполняется в вынужденных укладках. В результате эксперимента мы убедились в том, что анализ данных МСКТ ЧЛО в каждой из плоскостей (аксиальная, фронтальная, сагиттальная) позволяет подробно изучить различные анатомические структуры.

Например, на аксиальных срезах на уровне глазниц определяется содержимое орбиты, боковые стенки глазницы. Наглядно в данной проекции выявляется весь решетчатый лабиринт, перегородка между двумя его половинами, а также воздушность клеток. На каудальных аксиальных срезах видна клиновидная пазуха и перегородка между двумя ее половинами, задне-боковые стенки верхнечелюстных пазух. Дно орбит, крыши орбиты в переднем отделе, наружные стенки просматриваются на фронтальных реформатах. Реформат в сагиттальной плоскости информативен для просмотра передней и задней стенок лобной и верхнечелюстной пазух, твердого неба. Следовательно, в этой части работы, на практике показана эффективность рекомендаций H.A. Рабухиной, Г.И. Голубевой, С.А. Перфильевым (2006), А.П. Аржанцевым (2014) по работе с МСКТ лицевого черепа.

Челюстно-лицевая область подразделяется на зоны (верхнюю, среднюю, нижнюю) (Безруков В.М., Лурье Т.М., 2000; Васильев А.Ю., 2008; 2010; Andreu М. et al., 2003; Buitrago-Tullez С.М. etal., 2002). Для повреждений каждой из этих зон характерны определенные особенности, связанные с ее анатомическим строением и функциональным назначением (Hardt N., Kuttenberger J., 2010). Именно такого деления придерживались в своей работе и мы. Собственные клинические данные получены при обследовании 152 пациентов в возрасте 14—72 лет. Повреждения были получены в результате уличной, бытовой, дорожной, спортивной и производственной травм. Среди причин травматических повреждений уличная травма занимала ведущее место — 68 человек, на втором месте - бытовая — 65. Таким образом, как и в работе М.С. Дубровина (2013), подтверждено преобладание бытовых причин возникновения травм ЧЛО. Исходя in клинических данных при планирован™ лучевого обследования были выделены 2 группы пациентов, а именно:

- 1-я группа: клиническая картина изолированной травмы че-люстно-лицевой области (и = 52);

- 2-я группа: клиническая картина множественной и сочетанной травмы челюстно-лицевой области (и = 100).

Пациенты обеих групп были обследованы в приемном отделении. Собирался анамнез, выяснялись жалобы. Проводился объективный осмотр челюстно-лицевым хирургом, лор-врачом, офтальмологом, невропатологом. Чаще всего пациентами отмечались следующие жалобы: резкие боли, полуоткрытый рот, слюнотечение, невнятная речь, расстройства жевания, глотания, изменение формы лица, нарушение прикуса, патологическая подвижность отломков, нарушение функций черепно-мозговых нервов, гематомы, болезненная припухлость, отек

лица, изменения твердых тканей зубов, форма, величины, положения зубов, состояния пародонта, слизистой оболочки рта и мягких тканей. Производились лабораторные исследования (клинический анализ крови и мочи, другое — по необходимости).

На этапе лучевого обследования пациентам выполнялись следующие исследования: цифровая рентгенография, цифровая ортопантомо-графия, многосрезовая компьютерная томография, анализ МСКТ с обязательной постпроцессорной обработкой. В результате проведенных исследований в первой группе пациентов с изолированной травмой че-люстно-лицевой области выявлены переломы у 30 (58,0 %), у 22 (42,0 %) костной патологии выявлено не было. Результаты рентгенографии были подтверждены клинически, а также в процессе хирургического лечения. Как и в работе, А.Ю. Васильева, Д.А. Лежнева (2010), показано, что в диагностике нарушения целостности кости у пациентов с изолированными повреждениями оправдано использование традиционного рентгенологического исследования.

В группе пациентов с множественной травмой (л = 100) были выделены следующие подгруппы в зависимости от локализации повреждений: верхняя, средняя, нижняя зоны лица. Данное деление позволило проводить анализ последовательно, углубленно. Травматические изменения верхней зоны лица диагностированы при выполнении рентгенографии, многосрезовой компьютерной томографии с постпроцессорной обработкой изображений на рабочей станции врача-рентгенолога. Верхняя зона лица: общее число выявленных признаков повреждений у пятнадцати обследованных пациентов составило при цифровой рентгенографии - 29, при МСКТ - 45, а при проведении постпроцессорной обработки на станции врача-рентгенолога - 47. Наименьшее количество семиотических признаков повреждения верхней зоны лица диагностировано при цифровой рентгенографии. Наибольшее число рентгенологических симптомов повреждений - при мультипланарной и 3D реконструкции МСКТ. В работе Д.А. Лежнева (2008) диагностическая эффективность спиральной компьютерной томографии в выявлении нарушения целостности стенок глазниц была существенно выше, но не показано, что потенциал для достижения такой высокой информативности заключается именно при постпроцессорной обработке МСКТ. По нашим данным, чувствительность цифровой рентгенографии при травме верхней зоны лица - 78,4 %, а при МСКТ - 88,0 %. Соответственно, специфичность - 70,6 и 76,9 %. Однако, еще более высокие показатели чувствительности и специфичности многосрезовой компьютерной томографии с проведением мультипланарной реконструкции над цифровой рентгенографией и МСКТ без постпроцессинга. Так, разница чув-

ствительности рентгенографии и МСКТ с МПР составляет 10 %, МСКТ и МСКТ с МПР — 6 %. Разница в специфичности составляет соответственно, 12 и 5 %.

Таким образом, оценивая сравнительную эффективность лучевых методик в выявлении повреждения верхней зоны лица, можно сделать вывод о необходимости использования многосрезовой компьютерной томографии с постпроцессорной обработкой для оценки состояния структур верхней зоны 4JIO (Кузнецов A.A., Климова Н.В., 2012).

В группе пациентов с множественной травмой средней зоны лица было обследовано 25 человек. Травматические изменения средней зоны лица диагностированы теми же методиками, что и верхней, ОПТГ. Семиотические признаки перелома скуловой кости, скуловой дуги и переломы верхней челюсти были выявлены в количестве 20, при ОПТГ - 7, на МСКТ - 29, в результате постпроцессорной обработки -35 признаков. Разница в чувствительности между ОПТГ и МСКТ с МПР составляет 38 %, специфичности — 30 %. Это позволяет полностью исключить ОПТГ и рентгенографию из диагностического алгоритма обследования пациентов с повреждением средней зоны лица. Соответственно, как и в работе А.П. Аржанцева (2014), показано, что в рентгенодиагностике травм челюстно-лицевой области на рентгенограммах и зонограммах черепа выявляются в основном грубые деформации со значительным смещением отломков, в то время как переломы тонкостенных структур (внутренней стенки и дна орбит, задних отделов стенок орбит и верхнечелюстных пазух, клеток решетчатого лабиринта) могут быть не распознаны. В проведенном нами исследовании доказано, что диагностическая эффективность МСКТ с последующим пост-процессингом выше, чем при других рентгенологических методах и МСКТ без дополнительной обработки.

В группе пациентов с множественной травмой нижней зоны лица было 60 человек. При цифровой рентгенографии диагностированы 105 признаков переломов, при ОПТГ выявлено 120, при МКСТ - 130 семиотических признаков повреждения нижней зоны лица. После муль-типланарной реконструкции было обнаружено 135 повреждений. Разница между чувствительностью рентгенографии и МСКТ с МПР составляет — 9 %, специфичностью — 32 %. Вышеназванное позволяет исключить рентгенографию из алгоритма обследования пациентов с повреждением нижней зоны лица. Как отмечалось и в работах H.A. Рабухи-ной (2006), А.П. Аржанцева (2014), многопроекционная МСКТ является оптимальной методикой диагностики переломов костей нижней зоны лица.

В табл. 1 представлены сводные данные испытания эффективности методик лучевой диагностики использованных в исследовании.

Таблица 1

Статистические показатели при сравнении возможностей рентгенологических методик лучевой диагностики ЧЛО

Вид исследования Чувствительность Специфичность Точность PPV NPV

Рентгенография 74,0-88,9 50,0-70,58 71,4-86,0 70,7-94,6 31,6- 60,0

ОПТГ 53,8-92,3 60,0-71,4 56,5-93,2 63,36-98,4 41,6-50,0

МСКТ 88,0-96,2 76,9-87,5 86,0-95,7 91,0-99,2 50,0-82,4

МСКТ + МПР 94,0-98,5 90,0-93,8 94,4-98,0 94,0-99,3 80,0-90,0

Из табл. 1 следует, что чувствительность и специфичность МСКТ с постпроцессорной обработкой существенно превышает данные, полученные при других методиках исследований. Использование МСКТ и МПР позволило существенно сократить сроки обследования за счет исключения из его алгоритма малоинформативных видов исследований, а следовательно, и уменьшить материальные и временные затраты.

Трехмерная реконструкция изображения дает наглядную информацию о направлении и степени смещения костных отломков. Кроме обязательной 2D постпроцессорной обработки в виде мультипланарной реконструкции, у пациентов с МСКТ в различных сочетаниях, для лучшего наглядного представления и документирования диагностических находок, применялись и различные виды 3D постпроцессинга. Для улучшения визуализации мягких тканей использовали корректировку изображения путем выбора соответствующих окон по ширине и уровню (W, L). Для исследования костей выбирали «острый фильтр», что обеспечивало резкость контуров мелких деталей (Климова Н.В., Кузнецов A.A., 2011).

При наличии инородных тел применялся алгоритм подавления артефактов от металлов. Благодаря алгоритму трехмерной реконструкции AIP получали проекцию средней интенсивности, изображение

напоминало цифровую рентгенограмму за счет суммации всех вокселей для лучшей визуализации линии перелома и положения металлоконструкций. Нами использовался специализированный программный модуль построения ортопантомограммы по КТ-изображению в режимах максимальной интенсивности MIP и рентгеновского поглощения MIN. Объемное изображение, полученное с применением VR (объемного рендеринга), имело недостаточную диагностическую информативность из-за своей оператор-зависимости, но было важно при планировании оперативного вмешательства, являлось основой для оценки формы и размеров костных дефектов. Преимущества в представлении VR для клиницистов были обусловлены отображением тканей в разных диапазонах цветом, лучшим восприятием глубины трехмерных объектов и взаимоотношения накладывающихся структур.

Далее в процессе сегментации, задавали объем интереса и отделяли его от структур, которые не должны быть представлены в объемном изображении. Выполняли редактирование массива данных. В результате сегментации появлялась возможность улучшить визуализацию сложных анатомических структур.

Авторами был разработан специальный программный модуль обработки 3D изображений челюстно-лицевой области. Задачи программы: обеспечить возможность удобно сегментировать области интереса; выставлять предварительно подобранные параметры визуализации на мультипланарной реконструкции и 3D реконструкции; обеспечить заранее подобранные вырезы для наилучшей визуализации области интереса. Работа с данными МСКТ черепа частично автоматизирована, что при планировании хирургического лечения оказывает помощь быстрому формированию модели костных структур области интереса.

Учитывая собственные результаты и опубликованные ранее (Серова Н.С., 2006; Лежнев Д.А., 2008; Васильев А.Ю., Лежнев Д.А., 2010) диагностическая эффективность МСКТ с постпроцессорной обработкой существенно превышает данные, полученные при других методах исследований. Использование МСКТ и МПР позволяет существенно сократить сроки обследования за счет исключения из его алгоритма малоинформативных видов исследований, а следовательно, и уменьшить материальные и временные затраты. В разработанном алгоритме, при изолированной травме нижней зоны лица сохраняется возможность по использованию цифровой ОПТГ. Обязательным является проведение постпроцессорной обработки данных МСКТ, а также применение специального модуля обработки 3D изображений челюстно-лицевой области. Подводя итог сказанному выше, следует отметить, что при множественных травмах лицевого скелета всех зон (верхней, средней, ниж-

ней) целесообразно отдавать предпочтение МСКТ с постпроцессорной обработкой, так как именно эта технология обладает наибольшей чувствительностью и специфичностью для повреждений всех зон и множественных.

Выводы:

1. Разработанный диагностический алгоритм комплексного лучевого обследования с множественной травмой лицевого скелета включает МСКТ с обязательной постпроцессорной обработкой, позволяя стандартизировать и автоматизировать постпроцессинг данных компьютерной томографии.

2. Выполнение мультипланарных реформации и объемного рендеринга в анализе многосрезовой компьютерной томографии челюстно-лицевой области повышает диагностическую эффективность исследования, позволяет улучшить качество диагностики и оптимизировать тактику хирургического лечения.

3. Разработанный программный модуль для анализа МСКТ ЧЛО на мультимодальных рабочих станциях позволяет в полуавтоматическом режиме производить сегментацию соприкасающихся костных структур, что объективизирует объем хирургического вмешательства.

4. Диагностическая эффективность МСКТ с постпроцессингом выше традиционного рентгенологического исследования, ОПТГ, многосрезовой компьютерной томографии при множественных повреждениях лицевого скелета. Так, чувствительность МСКТ с постпроцессингом в среднем выше, чем при цифровой рентгенографии на 15 %, при ОПТГ - 23 %, МСКТ - 4 %. Специфичность МСКТ с МПР выше, чем при рентгенографии на 32 %, ОПТГ - 26 %, МСКТ - 10 %.

5. При множественных повреждениях лицевого скелета (из цифровых технологий визуализации на базе мультимодальных станций) ведущее место занимает МСКТ с постпроцессорной обработкой.

Практические рекомендации:

1. Многосрезовую компьютерную томографию челюстно-лице-вой области необходимо проводить по протоколу сканирования для изотропической МСКТ всем пациентам с множественными повреждениями, а при изолированной травме костей носа или нижней челюсти возможно ограничиться рентгенографией и ОПТГ.

2. Постпроцессорная обработка должна проводиться с обязательным применением 2В постпроцессинга в виде построения мультипланарных реформатов.

3. зЬ постпроцессинг должен проводиться для улучшения оценки пространственных взаимоотношений анатомических структур, наглядного представления КТ-данных, использования клинических

приложений для диагностики заболеваний, планирования хирургического лечения, документирования результатов исследования.

4. Использование специального программного модуля необходимо для частичной автоматизации работы рентгенолога за счет оптимального позиционирования реформатов, быстрой сегментации с предварительно выбранными параметрами визуализации.

Перспективы дальнейшего развития

Применение постпроцессинга является перспективным направлением улучшения качества лучевой визуализации и используется не только при диагностике травмы ЧЛО, но и других разделах. Постпроцессорная обработка с сегментацией изображения разработанным нами программным модулем может быть использована в лор-практике, офтальмологической, как при повреждениях, так и при опухолевых процессах, планировании способов и объемов хирургического лечения.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Кузнецов, А. А. Возможности аппаратно-программного комплекса «Multivox» в лучевой диагностике лицевого скелета / А. А. Кузнецов, Н. В. Климова // Лучевая диагностика и терапия в реализации национальных проектов : мат-лы конгресса Российской ассоциации радиологов.-2013.-С. 185-187.

2. Кузнецов, А. А. Возможности аппаратно-программного комплекса «Multivox» в диагностике травмы лицевого скелета / А. А. Кузнецов, Н. В. Климова // Вестник рентгенологии, радиологии. - 2013. - № 1.- С. 4-10.

3. Климова, Н. В. Возможности современной информационной диагностической системы в анализе данных рентгенологических исследований челюстно-лицевой области / Н. В. Климова, А. А. Кузнецов // Вестник СурГУ. - 2011. - № 10. - С. 46-52.

4. Кузнецов, А. А. Дополнительные возможности постпроцессорной обработки при МСКТ ЧЛО / А. А. Кузнецов // Материалы III Съезда врачей лучевой диагностики Сибирского федерального округа / под ред. С. И. Жестовской. - Красноярск: Изд-во КрасГМУ, 2014. - С. 69.

5. Кузнецов, А. А. Место цифровой информационной системы в интерпретации результатов традиционного рентгенологического исследования, ортопантомографии и компьютерной томографии при повреждениях лицевого скелета /A.A. Кузнецов, Н. В. Климова // Бюллетень сибирской медицины. - 2012. - Т. 11. - № 5(1). -С. 66-68.

6. Климова, Н. В. Пятилетний опыт применения рентгеновских цифровых технологий в Сургутской окружной клинической больнице / Н. В. Климова, А. А. Кузнецов // Медицина Урала. - 2013. - № 12(13). -С. 181.

7. Климова, Н. В. Современный диагностический процесс на основе применения цифровых технологий в многопрофильной больнице / Н. В. Климова, А. А. Кузнецов // Диагностическая и интервенционная радиология. — 2011. — Т. 5. — № 2. — С. 208-209.

8. Кузнецов, А. А. Современный диагностический процесс на основе применения цифровых технологий в многопрофильной больнице / А. А. Кузнецов, Н. В. Климова // Материалы Невского радиологического форума. - СПб., 2011. - С. 95.

9. Климова, Н. В. Современный алгоритм рентгеновской диагностики повреждений челюстно-лицевой области / Н. В. Климова, А. А. Кузнецов // Медицинская визуализация. -2011. - № 6. - С. 75-79.

Ю.Кузнецов, А. А. Цифровые диагностические технологии / А. А. Кузнецов, Н. В. Климова // Здравоохранение Югры. - 2012. -№ 8. - С. 7.

Научное издание

Кузнецов Алексей Александрович

Оптимизация компьютерной томографии травмы челюстно-лицевой области с использованием постпроцессорной обработки

14.01.13 - Лучевая диагностика, лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Подписано в печать 18.06.2015 г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 0,9. Тираж 100. Заказ № 57.

Оригинал-макет подготовлен в редакционно-издательском отделе издательского центра СурГУ. Тел. (3462) 76-30-65, 76-30-66.

Отпечатано в полиграфическом отделе издательского центра СурГУ. Тел. (3462) 76-30-67.

ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО — Югры» 628400, Россия, Ханты-Мансийский автономный округ, г. Сургут, пр. Ленина, 1. Тел. (3462) 76-29-00, факс (3462) 76-29-29.