RU2148950C1

RU2148950C1 - Computer graphics method for selecting hip joint endoprosthesis

Info

Publication number: RU2148950C1
Application number: RU97100083A
Authority: RU
Inventors: А.П. Медведев; Н.А. Данилова; О.В. Куров
Original assignee: Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-01-06
Publication date: 2000-05-20

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: method involves inputting X-ray picture into computer, selecting types and sizes of the femoral and acetabular components on the computer screen corresponding to the real dimensions of the femoral diaphysis and articulation cavity. Graphical model of the selected endoprosthesis is superimposed over the hip joint image. In separately rotating the femoral and acetabular components of the prosthesis, the right spatial orientation is achieved. EFFECT: enhanced effectiveness in determining total endoprosthesis type and sizes and building spatial model of the artificial joint. 5 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической рентгенологии и хирургии и может быть использовано для подбора по рентгенограммам необходимого типоразмера тотального эндопротеза, а также прогнозирования вариантов положения ацетабулярного и бедренного компонентов эндопротеза. The invention relates to medicine, namely to orthopedic radiology and surgery, and can be used to select the required standard size of the total endoprosthesis from radiographs, as well as to predict the positional options of the acetabular and femoral components of the endoprosthesis.

Известен способ определения типоразмеров тотального эндопротеза по линейным измерениям вертлужной впадины и костномозгового канала бедренной кости по рентгенограмме, выполненной в задней проекции (Демьянов В.М., Машков В.М. , Шендеров В.А. - Методические рекомендации. - Тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава металлоконструкцией К.М.Сиваша. - Л., 1988, 23 с.). Однако, авторами не учтено проекционное увеличение изображения костей приблизительно в 1,2 раза на рентгенограмме, произведенной при фокусном расстоянии около 100 - 105 см, поэтому определяемый типоразмер тотального эндопротеза будет неточным. There is a method of determining the sizes of the total endoprosthesis by linear measurements of the acetabulum and the medullary canal of the femur from an x-ray taken in the rear projection (Demyanov V.M., Mashkov V.M., Shenderov V.A. - Methodical recommendations. - Total hip arthroplasty metal construction K.M.Sivash. - L., 1988, 23 pp.). However, the authors did not take into account the projection enlargement of the bone image by about 1.2 times on the x-ray taken at a focal length of about 100 - 105 cm, therefore, the determined size of the total endoprosthesis will be inaccurate.

Тщательная предоперационная рентгенологическая оценка анатомо-функционального состояния костей, образующих тазобедренный сустав, является важной и существенной частью планирования хирургической техники при имплантации искусственного сустава, включающей в себя предварительное определение типоразмеров и прогнозирование положения компонентов эндопротеза. В литературных источниках проводятся данные о необходимости пространственной ориентации ацетабулярного компонента эндопротеза относительно продольной и горизонтальной оси тела (Johnston et all - Clinical and radiographic evaluation of total hip replacement. - J. Bone Jt. Surg. - 1990. - vol 72-A, n. 2 - p. 161 - 163). Детальный анализ рентгенограмм тазобедренных суставов позволяет определить уровень, на котором необходимо установить ацетабулярный компонент, его пространственную ориентацию относительно продольной и поперечной оси тела, а также уровень выполнения остеотомии бедренной кости с целью коррекции длины конечности на стороне оперативного вмешательства (Eftekhar. - Principles of Total Hip Arthrolpasty. - C.V.Mosby Company, Saint Lanis, 1978, p. 304 - 320). A thorough preoperative x-ray assessment of the anatomical and functional state of the bones that make up the hip joint is an important and essential part of the planning of surgical technique for the implantation of an artificial joint, including preliminary determination of sizes and predicting the position of the components of the endoprosthesis. Literature provides data on the spatial orientation of the acetabular component of the endoprosthesis relative to the longitudinal and horizontal axis of the body (Johnston et all - Clinical and radiographic evaluation of total hip replacement. - J. Bone Jt. Surg. - 1990. - vol 72-A, n . 2 - p. 161 - 163). A detailed analysis of radiographs of the hip joints allows you to determine the level at which you need to install the acetabular component, its spatial orientation relative to the longitudinal and transverse axis of the body, as well as the level of osteotomy of the femur in order to correct the length of the limb on the side of the surgical intervention (Eftekhar. - Principles of Total Hip Arthrolpasty. - CV Mosby Company, Saint Lanis, 1978, p. 304-320).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ подбора типоразмеров тотального эндопротеза с помощью специальных шаблонов, которые по отдельности прикладываются к рентгенограмме тазобедренного сустава, произведенной в задней проекции. Недостатком данного способа является, во-первых, невозможность одновременного воспроизведения правильной пространственной ориентации компонентов эндопротеза, поскольку, как указывалось выше, шаблоны ацетабулярного и бедренного компонентов прикладываются к рентгенограмме тазобедренного сустава каждый в отдельности. Во-вторых, для пользования этими шаблонами необходимо определенное фокусное расстояние от рентгеновской трубки до поверхности стола, на котором лежит больной (Howmedica. - Annual Product Catalog Supple Precision Hip System USA 1993). Closest to the claimed invention is a method of selecting the sizes of the total endoprosthesis using special templates that are individually applied to the radiograph of the hip joint produced in the rear projection. The disadvantage of this method is, firstly, the inability to simultaneously reproduce the correct spatial orientation of the components of the endoprosthesis, because, as mentioned above, the patterns of the acetabular and femoral components are applied to the x-ray of the hip joint individually. Secondly, to use these templates, you need a certain focal length from the x-ray tube to the surface of the table on which the patient is lying (Howmedica. - Annual Product Catalog Supple Precision Hip System USA 1993).

Целью предлагаемого изобретения является определение типоразмера тотального эндопротеза и создание пространственной модели искусственного сустава методом компьютерной графики по рентгенограммам тазобедренного сустава. The aim of the invention is to determine the size of the total endoprosthesis and the creation of a spatial model of an artificial joint by computer graphics using x-rays of the hip joint.

Предлагаемый способ заключается в следующем. Выполняются рентгенограммы тазобедренного сустава в задней и аксиальной проекциях с рентгеноконтрастной линейкой. Рентгеновское изображение вводится в компьютер. На экране монитора подбирается типоразмер бедренного и вертлюжного компонентов эндопротеза с учетом истинных размеров суставной впадины и диафиза бедренной кости. Размеры вертлужной впадины и костно-мозгового канала диафиза бедренной кости сопоставляются с градациями рентгеноконтранстной линейки. Таким образом устраняется проекционное изменение истинных размеров линейных величин (фиг. 1, 2). На мониторе на изображение тазобедренного сустава в указанных проекциях накладывают графический макет подобранного эндопротеза, вращают по отдельности бедренный и вертлужный компоненты, достигая правильной пространственной ориентации (фиг. 3, 4). The proposed method is as follows. Radiographs of the hip joint are performed in the posterior and axial projections with a radiopaque ruler. An x-ray image is inserted into the computer. On the monitor screen, the size of the femoral and swivel components of the endoprosthesis is selected taking into account the true dimensions of the articular cavity and diaphysis of the femur. The dimensions of the acetabulum and the medullary canal of the femoral diaphysis are compared with the gradations of the X-ray line. This eliminates the projection change in the true dimensions of linear quantities (Fig. 1, 2). On the monitor, a graphic model of the selected endoprosthesis is applied to the image of the hip joint in the indicated projections, the femoral and acetabular components are rotated individually, reaching the correct spatial orientation (Fig. 3, 4).

Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом позволит осуществлять точный подбор типоразмера эндопротеза с графической моделью правильного пространственного положения компонентов. Using the proposed invention in comparison with the prototype will allow for accurate selection of the standard size of the endoprosthesis with a graphic model of the correct spatial position of the components.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером. The proposed method is illustrated by the following example.

Последовательность действий при определении типоразмеров тотального эндопротеза больного М. The sequence of actions in determining the sizes of the total endoprosthesis of patient M.

Выполняют рентгенограммы тазобедренного сустава больного с рентгеноконтрастной линейкой в задней и аксиальной проекциях. Рентгеновское изображение вводят в компьютер. На мониторе компьютера измеряют размеры вертлужной впадины и костно-мозгового канала диафиза бедренной кости путем сопоставления с градациями рентгеноконстрастной линейки (фиг. 1, 2). Radiographs of the patient’s hip joint with a radiopaque ruler in the posterior and axial projections are performed. An x-ray image is introduced into the computer. The dimensions of the acetabulum and the medullary canal of the diaphysis of the femur are measured on a computer monitor by comparing with gradations of the X-ray contrast ruler (Fig. 1, 2).

На основании истинных размеров вертлужной впадины и диафиза бедренной кости в компьютерной программе подбирают типоразмеры эндопротеза. Графический макет протеза накладывают на изображение тазобедренного сустава на мониторе компьютера, вращают по отдельности бедренный и вертлужный компонент таким образом, чтобы создать правильную пространственную ориентацию компонентов тотального эндопротеза (фиг. 3, 4), являющуюся важной составной частью стабильности эндопротеза. Based on the true dimensions of the acetabulum and femoral diaphysis, the sizes of the endoprosthesis are selected in a computer program. A graphic model of the prosthesis is superimposed on the image of the hip joint on the computer monitor, the femoral and acetabular components are rotated separately so as to create the correct spatial orientation of the components of the total endoprosthesis (Fig. 3, 4), which is an important component of the stability of the endoprosthesis.

Результатом обработки является получение размеров подбираемого эндопротеза и углов его установки, которые представлены в предлагаемом протоколе работы программы (фиг. 5). The result of the processing is to obtain the sizes of the selected endoprosthesis and the angles of its installation, which are presented in the proposed protocol of the program (Fig. 5).

Claims

A method for selecting a total hip joint endoprosthesis by performing a radiograph of the hip joint in the rear projection, characterized in that the radiographs of the hip joint in the rear and axial projections are performed with a radiopaque ruler, the x-ray image is entered into the computer, and the standard sizes of the femoral and acetabular components are selected on the monitor screen sizes of the articular cavity and diaphysis of the femur, on the image of the hip joint in the indicated projections of the lining ayut graphical layout chosen endoprosthesis and individually rotating the femoral component and acetabular prosthesis achieve correct spatial orientation.