ОБЪЕКТИВНЫЙ МОНИТОРИНГ СТРУКТУРАЛЬНЫХ СКОЛИОЗОВ – НЕИНВАЗИВНАЯ АЛЬТЕРНАТИВА РЕНТГЕНУ

Владимир Николаевич Сарнадский, к.т.н., академик АМТН

ООО “МЕТОС” г. Новосибирск

E-mail: metоs@online.nsk.su

В Новосибирском HИИТО - Республиканском центре хирургии позвоночника в 1994 году был разработан метод КОМпьютерной Оптической Топографии (КОМОТ) [12] и на его основе создана первая отечественная медицинская топографическая система, допущенная МЗ РФ к применению в медицинской практике в 1996 году под названием ТОДП - топограф оптический деформаций позвоночника. Основной целью создания метода КОМОТ явилось решение проблемы проведения массовых обследований детского населения для выявления сколиоза и других деформаций позвоночника на ранних стадиях заболевания. Принцип его действия прост и состоит в проецировании на спину пациента вертикальных черно-белых полос под небольшим углом сбоку от пациента, регистрации изображения этих полос ТВ камерой и вводе его в цифровом виде в компьютер, где с помощью специальной программы восстанавливается трехмерная модель дорсальной поверхности туловища (ДПТ). Затем строятся ее графические представления в трех плоскостях анализа: фронтальной (ФП), горизонтальной (ГП) и сагиттальной (СП), а также рассчитываются многочисленные параметры, количественно оценивающие состояние пациента, и, в том числе, определяется угол латеральной асимметрии (ЛА) [13], который является топографическим аналогом угла по Коббу.

Большая информативность и достоверность топографических данных при диагностике структуральных сколиозов побудила нас провести изучение возможности использования метода компьютерной оптической топографии и для мониторинга состояния больных сколиозом. Эти исследования были проведены на базе Новосибирской школы-интерната №133 санаторного типа для детей больных сколиозом, где на протяжении ряда лет проводились регулярные топографические обследования параллельно с рентгенологическими [13]. Рентгенологические и топографические обследования выполнялись в положении пациентов стоя. Оценка динамики состояния пациентов осуществлялась рентгенологически по углу Кобба и топографически по углу ЛА, а также с помощью интегральных индексов нарушения формы ДПТ, определяющих количественно степень отклонений осанки от гармоничного состояния [14].

Анализ динамики течения заболевания среди больных интерната позволил выделить четыре клинических группы: с регрессирующим течением заболевания (в ходе лечения дуга уменьшалась на 5° и более); со стабильным течением заболевания (дуга искривления оставалась постоянной или увеличивалась не более чем на 5-10° в течение всего периода роста); с умеренным прогрессированием заболевания (дуга оставалась стабильной до периода полового созревания, а в течение его прогрессировала до 30-40° ); с бурным прогрессированием заболевания (дуга прогрессировала на протяжении всего периода наблюдения на 10° и более градусов в год и к концу роста скелета могла достигать 70° и более).

Сопоставление рентгенологических, клинических и топографических данных, полученных в ходе исследования, показало, что для всех описанных выше клинических групп топографические данные адекватно отражают состояние деформации позвоночного столба и могут быть использованы для проведения мониторинга больных со сколиотической деформацией позвоночника с существенным сокращением объема (до 70-80%) рентгенологических обследований.

Для иллюстрации вышесказанного приводится клинический пример наблюдения больной с бурно прогрессирующей формой идиопатического сколиоза, которая поступила в школу-интернат в возрасте 9 лет. Результаты динамического наблюдения этой больной приведены на рис.1 и в табл.1, в которой, помимо углов по Коббу и ЛА для основной и второй дуги, приведены 32 топографических параметра [13], имеющих по результатам наблюдения этой больной значительный коэффициент корреляции с углом ЛА (не менее 0.8 и не более -0.8).

По первичной рентгенограмме (рис.1А), сделанной в возрасте 8.9 лет (до поступления в школу), выявлена правосторонняя грудная дуга с локализацией T5-T8-T11 величиной 10° по Коббу и признаками торсии, а также левосторонняя поясничная дуга T12-L2-L4 -7°. По результатам первичного топографического обследования больной в возрасте 9.0 лет (рис.1B) выявлена правосторонняя грудная дуга (основная) T3-T8-T11 11.3° и левосторонняя поясничная дуга (вторая) T11-L2-L5 -6.3°. Угол ротации в вершине основной дуги составил 3.9°, что свидетельствует о наличии выраженной торсионной деформации позвоночного столба в ранней стадии сколиоза (неблагоприятный с точки зрения прогноза фактор). Боковое отклонение линии остистых на вершине дуги минимально и составляет 2 мм. Нарушения осанки во ФП также минимальны и укладываются в норму. В ГП выявлен незначительный поворот плечевого пояса влево (поворот левого плеча кзади, а правого - кпереди) что привело к небольшому скручиванию туловища -2°, однако при наличии правосторонней грудной дуги это также является неблагоприятным фактором. В СП выявлено усиление по сравнению с нормой глубины поясничного лордоза на 4 мм и уменьшение высоты грудного кифоза на 10 мм, что может свидетельствовать о начале формирования лордосколиоза.

Таблица 1

Динамика состояния по данным рентгена и топографии больной в возрасте от 9 до 12 лет с бурно прогрессирующей формой идиопатического сколиоза

До момента топографического обследования в возрасте 10.4 лет включительно (рис.1.1-1.3) состояние больной можно рассматривать как близкое к стабильному: общий интегральный индекс ДПТ увеличился с 1.11 до 1.2, угол ЛА - с 11.3° до 16.3°, индекс асимметрии лопаток практически остался без изменений (1.02 и 0.95). После указанного периода сколиоз у больной начал бурно прогрессировать и к возрасту 10.8 лет (рис.1.4) угол ЛА основной дуги возрос до 29.8° (увеличение на 13.5°), общий интегральный индекс ДПТ составил 1.77 (увеличение на 0.57), интегральный индекс асимметрии лопаток - 1.7 (увеличение на 0.75). При этом по топографическим данным выявлено: появление наклона плечевого пояса и углов лопаток во ФП влево (3.4° и 3.6°) с увеличением на вершине грудной дуги бокового отклонения линии остистых отростков до 13.6 мм; отклонение оси туловища во ФП вправо (-0.8°) и в СП кзади (0.9°); усиление скручивания туловища (-5.8°); перемещение вершины поясничного лордоза карниально (рис.1.4F).

В последующие 6 месяцев прогрессирование продолжилось, и к возрасту 11.4 лет (рис.1.5) угол ЛА основной дуги составил 40.8° (увеличение на 11.0°), общий интегральный индекс ДПТ - 2.72 (увеличение на 0.95), индекс асимметрии лопаток - 2.78 (увеличение на 1.07). На этом этапе прогрессирование сколиоза было обусловлено процессом лордозирования грудного кифоза: высота дуги грудного кифоза составила 6.3 мм (уменьшение на 6.5 мм); вершины физиологических изгибов переместились карниально (апекс поясничного лордоза на 8.4% и грудного кифоза на 9.9% от длины туловища, рис.1.5F). Произошло также увеличение дисбаланса туловища во ФП (наклон туловища вправо составил -1.4°, рис.1.5.D) и потеря баланса туловища в СП (наклон туловища кпереди изменился на 5.2° и составил -4.3°, рис.1.5F). В последующем периоде сколиоз продолжал прогрессировать, и для предотвращения дальнейшего его развития больной в возрасте 12 лет была выполнена операция в Новосибирском НИИТО.

В табл.1 последние два столбца описывают абсолютные и относительные изменения параметров к концу периода наблюдения больной относительно его начала. Для большинства параметров наблюдаются выраженные изменения в сторону ухудшения, что наглядно демонстрирует возможность достаточно достоверно судить о состоянии позвоночного столба при структуральном сколиозе по состоянию дорсальной поверхности туловища.

Проведенные исследования доказали, что состояние дорсальной поверхности туловища имеет сильно выраженную корреляцию с состоянием позвоночника. При отсутствии прогрессирования сколиоза форма поверхности остается практически неизменной и, наоборот, при нарастании деформации позвоночника она ухудшается по сравнению с гармоничной осанкой пропорционально увеличению сколиотических дуг, как правило, в трех плоскостях. Поэтому топографические параметры (топографический угол ЛА и интегральные индексы нарушения формы дорсальной поверхности) могут быть использованы для оценки динамики состояния больных сколиозом. При грудной локализации основной дуги выявлена сильная корреляция с рентгенологическим углом по Коббу для параметров положения и ориентации лопаток, что позволяет рекомендовать интегральный индекс асимметрии лопаток в качестве дополнительного и достаточно достоверного критерия наличия или отсутствия прогрессирования сколиотической деформации. Для большинства больных сколиозом, наблюдаемых в динамике, вместо рентгенологических достаточно проводить регулярные топографические обследования: один раз для стабильных форм сколиоза и 2-4 раза при наличии признаков прогрессирования. Рентгенологическое подтверждение величины дуги и ее локализации для впервые выявленных топографически больных сколиозом рекомендуется проводить при значении угла ЛА более 11° . Повторное рентгенологическое обследование больных рекомендуется проводить при топографически выявленном прогрессировании сколиоза с увеличением угла ЛА на 15-20° и общего интегрального индекса нарушения формы дорсальной поверхности более 0.5.

По сравнению с рентгенографией использование оптической топографии для задач мониторинга больных сколиозом имеет ряд несомненных преимуществ:

• полная безвредность для обследуемых и обслуживающего персонала;
• отсутствие дорогостоящих расходных материалов;
• отсутствие ограничений на число обследований пациента в год;
• полная автоматизация обработки снимков пациентов;
• высокая оперативность (получение результата в присутствии пациента);
• получение трехмерного описания формы поверхности туловища для выявления динамики постуральных изменений и контроля корректности позы пациента в момент съемки;

• сохранение всех результатов обследований в электронной базе данных.

Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать топографический мониторинг структурального сколиоза для широкого применения в медицинской практике как неинвазивную альтернативу рентгену.

ЛИТЕРАТУРА

1. Михайловский М.В., Фомичев Н.Г. Хирургия деформаций позвоночника. Сибирское университетское издательство. Новосибирск. 2002. -430с.
2. Cobb J.R., Outline for the study of scoliosis. Instructional Course Lectures. V5. Edited by J.W.Edwards, Ann Arbor, Amer. Acad. of Orthopedic Surg., 1948, -P.261-275.
3. Lonstein J.E., Patient evolution, Moe’s textbook of scoliosis and other spinal deformities (Ed. Bradford et al.), Saunders, Philadelphia, 1987, -P.46-87.
4. Nash, C.L., Gregg, E.C., Brown R.H., Pillac, K., Risk of exposure to X rays in patients undergoing long term treatment for Scoliosis, J. Bone Joint Surg., 1979, 61A, -P.371-375.
5. Sridhar, P., Gregg, E., A revised estimate of risk of carcinogenesis from X ray to scoliosis patient, Investigative Radiology, 1983, -P.58-60.
6. Hoffmann D.A., Lonstein J.E., Morin M.M., Visscher W., Harris B.S., Boice, J.D., Breast cancer in women with scoliosis exposed to multiple diagnostic X rays, J. Nat. Can. Inst. 1989, 81, -P.1370-1371
7. Burwell R.G., James N.J., Johnson F., Webb J.K. and Wilson Y.G. Standardized Trunk Asymmetry Scores. A study of Back Contour in Healthy Schoolchildren. J. Bone and Joint Surg., 1983, -V.65-B, N4, -P.452-463.
8. Murrell G.A.C., Coonrad R.W., Moorman C.T., Fitch R.D., An Assessment of the Reliability of the Scoliometr, SPINE, 1993, 18, -P.709-712.
9. Pun W., Luk K.D., Lee W., Leong J.C. A simple method to estimate rib hump in scoliosis. Spine, 1987, 12, -P. 342-345.
10. Willner S. Spinal pantograph-A non-invasive anthropometric device for describing postures and asymmetries of the trunk. J. Pediatr. Orthop.,1983, -V.3, -P.245-249.
11. Takasaki H. Moire Topography, Appl. Opt., 1970, 9, -P.1467-1472.
12. Сарнадский В.Н., Садовой М.А., Фомичев Н.Г. Способ компьютерной оптической топографии тела человека и устройство для его осуществления. Заявл. 26.08.96. Евразийский патент № 000111.
13. Сарнадский В.Н., Фомичев H.Г. Мониторинг деформации позвоночника методом компьютерной оптической топографии. -Пособие для врачей МЗ РФ. -Новосибирск: НИИТО, 2001. -44с.
14. Сарнадский В.Н., Фомичев Н.Г. Иерархическая система интегральных индексов для оценки нарушений осанки методом компьютерной оптической топографии //Актуальные вопросы детской травматологии и ортопедии. Тез. конференции детских травматологов-ортопедов России. Москва 5-7 июня 2001г. -С.283-284.