RU2577939C2 - Method for specifying surgical correction of spinal canal - Google Patents

Method for specifying surgical correction of spinal canal Download PDF

Info

Publication number
RU2577939C2
RU2577939C2 RU2014133469/14A RU2014133469A RU2577939C2 RU 2577939 C2 RU2577939 C2 RU 2577939C2 RU 2014133469/14 A RU2014133469/14 A RU 2014133469/14A RU 2014133469 A RU2014133469 A RU 2014133469A RU 2577939 C2 RU2577939 C2 RU 2577939C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spinal canal
stenosis
surgical
distance
surgery
Prior art date
Application number
RU2014133469/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014133469A (en
Inventor
Илья Владимирович Зуев
Сергей Владимирович Орлов
Александр Николаевич Герега
Александр Павлович Угольников
Original Assignee
Илья Владимирович Зуев
Сергей Владимирович Орлов
Александр Николаевич Герега
Александр Павлович Угольников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Илья Владимирович Зуев, Сергей Владимирович Орлов, Александр Николаевич Герега, Александр Павлович Угольников filed Critical Илья Владимирович Зуев
Priority to RU2014133469/14A priority Critical patent/RU2577939C2/en
Publication of RU2014133469A publication Critical patent/RU2014133469A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2577939C2 publication Critical patent/RU2577939C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: method involves pre- and post-surgical spiral computed and magnetic resonance tomography of an involved spine. A height of superjacent spine Ha and subjacent spine Hb are measured. A cross-sectional dimension of the spinal canal of the superjacent spine is measured as a distance from a posterior surface of the vertebral body to an inner surface of the related vertebral arch in a median sagittal plane da. A cross-sectional dimension of the spinal canal of the superjacent spine is measured as a distance from a posterior surface of the vertebral body to an inner surface of the related vertebral arch in a median sagittal plane da. A cross-sectional dimension of the spinal canal within a maximum narrowing is measured as a pre- d and post-surgical d* distance from the posterior surface of the vertebral body to the inner surface of the related vertebral arch in the median sagittal plane. A pre- h and post-surgical h* distance from the posterior surface of the vertebral body to a stenosis factor point farthest from the posterior surface of the vertebral body in the median sagittal plane is measured. A pre- s and post-surgical s* horizontal half-distance between extreme stenosis factor points on the inner surface of the vertebral arch is measured. A spinal canal surgical correction coefficient Kk, pre- Vd and post-surgical Vd* spinal canal volume deficiency coefficients, a pre- Vs and post-surgical Vs* volume of a stenosis factor portion penetrating into the spinal canal, non-dimensional variables x and y, x* and y* are calculated by formulas. If Kk is more than 0.4, the surgical correction of the spinal canal is considered satisfactory.
EFFECT: method enables the accurate quantitative assessment of the spinal canal stenosis at any level thereof and the accurate qualitative assessment of the surgical correction of the spinal canal by performing spiral computed and magnetic resonance tomography and measuring the most important dimensions that makes it possible to calculate the volume of the stenosis factor portion penetrated into the spinal canal.
4 dwg

Description

Описание изобретенияDescription of the invention

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к способам диагностики заболеваний в медицине, а именно в нейрохирургии, травматологии, ортопедии и лучевой диагностике, и может быть использовано для определения количественной оценки эффективности хирургических операций по устранению стеноза позвоночного канала.The invention relates to methods for diagnosing diseases in medicine, namely in neurosurgery, traumatology, orthopedics and radiation diagnostics, and can be used to quantify the effectiveness of surgical operations to eliminate spinal stenosis.

Уровень техникиState of the art

Наиболее близким техническим решением (прототип) является способ определения хирургической коррекции позвоночного канала (патент РФ №2429782, дата публикации 27.09.2011). Способ осуществляют следующим образом. Пациенту проводят спиральную компьютерную или магнитно-резонансную томографию пораженного отдела позвоночника до и после операции. По томограмме, сделанной до операции, измеряют диаметр позвоночного канала (т.е. расстояние от задней поверхности тела позвонка до внутренней поверхности дуги позвонка) в месте максимального сужения d2, диаметр позвоночного канала вышележащего позвонка d1 и диаметр нижележащего позвонка d3. Вычисляют коэффициент стеноза позвоночного канала до операции (Kst1) по формуле:The closest technical solution (prototype) is a method for determining surgical correction of the spinal canal (RF patent No. 2429782, publication date 09/27/2011). The method is as follows. The patient undergoes a spiral computed or magnetic resonance imaging of the affected spine before and after surgery. The pre-operative tomogram measures the diameter of the spinal canal (i.e., the distance from the back surface of the vertebral body to the inner surface of the vertebral arch) at the point of maximum narrowing d 2 , the diameter of the vertebral canal of the overlying vertebra d 1 and the diameter of the underlying vertebra d 3 . The spinal stenosis coefficient before surgery (K st1 ) is calculated by the formula:

Kst1=1-2d22:(d12+d32).K st1 = 1-2d 2 2 : (d 1 2 + d 3 2 ).

Понятия "вышележащий" и нижележащий" обозначают позвонки, находящиеся выше и ниже пораженной части позвоночника соответственно, по отношению к вертикальному положению человека. Определение и понимание признаков "вышележащий", "верхний", "нижележащий", "нижний" и т.п. приведено, например, в источнике http://osteo911.ru/otdely-pozvonochnika-cheloveka.html.The terms “overlying” and “underlying” denote the vertebrae located above and below the affected part of the spine, respectively, in relation to the vertical position of the person. Definition and understanding of the signs “overlying”, “upper”, “underlying”, “lower”, etc. given, for example, in the source http://osteo911.ru/otdely-pozvonochnika-cheloveka.html.

По томограмме, сделанной после операции, измеряют диаметр позвоночного канала в месте максимального сужения d2*, диаметр позвоночного канала вышележащего позвонка d1* и диаметр нижележащего позвонка d3*. Вычисляют коэффициент стеноза позвоночного канала после операции (Kst2) по формуле:The tomogram made after the operation measures the diameter of the spinal canal at the site of maximum narrowing d 2 * , the diameter of the spinal canal of the overlying vertebra d 1 * and the diameter of the underlying vertebra d 3 * . The spinal stenosis coefficient after surgery (K st2 ) is calculated by the formula:

Kst2=1-2d2*2:(d1*2+d3*2),K st2 = 1-2d 2 * 2 : (d 1 * 2 + d 3 * 2 ),

Определяют коэффициент хирургической коррекции позвоночного канала (Kk) по формуле:The coefficient of surgical correction of the spinal canal (K k ) is determined by the formula:

Kk=1-Kst2:Kst1.K k = 1-K st2 : K st1 .

При значении Kk выше 0,4 хирургическую коррекцию позвоночного канала считают удовлетворительной.When the value of K k above 0.4, surgical correction of the spinal canal is considered satisfactory.

Недостатком прототипа является недостаточная точность оценки эффективности хирургической коррекции позвоночного канала. Это связано с тем, что в качестве исходных данных для расчета коэффициента стеноза позвоночного канала используют диаметры поперечного сечения позвоночного канала, что снижает объективность, т.к. позволяет рассчитывать степень стеноза строго в определенной плоскости. Между тем, факторы, вызывающие стеноз позвоночного канала (отломки тела позвонка, связки, гематомы, секвестры диска), являются объемными телами.The disadvantage of the prototype is the lack of accuracy in evaluating the effectiveness of surgical correction of the spinal canal. This is due to the fact that the diameters of the cross section of the spinal canal are used as initial data for calculating the coefficient of spinal stenosis, which reduces objectivity, because allows you to calculate the degree of stenosis strictly in a certain plane. Meanwhile, the factors causing spinal canal stenosis (fragments of the vertebral body, ligaments, hematomas, disk sequesters) are volume bodies.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности оценки эффективности хирургической коррекции позвоночного канала.The technical result of the invention is to increase the accuracy of evaluating the effectiveness of surgical correction of the spinal canal.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что в способе определения хирургической коррекции позвоночного канала проводят спиральную компьютерную или магнитно-резонансную томографию пораженного отдела позвоночника до и после операции, измеряют размер поперечного сечения позвоночного канала вышележащего позвонка, размер поперечного сечения позвоночного канала в месте максимального сужения, размер поперечного сечения позвоночного канала нижележащего позвонка, после чего вычисляют коэффициент хирургической коррекции позвоночного канала Kk, и при значении Kk выше 0,4 хирургическую коррекцию позвоночного канала считают удовлетворительной, измеряют высоту вышележащего позвонка На, высоту нижележащего позвонка Hb, в качестве размера поперечного сечения позвоночного канала вышележащего позвонка измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка до внутренней поверхности дуги этого позвонка в медианной сагиттальной плоскости da, в качестве размера поперечного сечения позвоночного канала нижележащего позвонка измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка до внутренней поверхности дуги этого позвонка в медианной сагиттальной плоскости db, в качестве размера поперечного сечения позвоночного канала в месте максимального сужения измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка до внутренней поверхности дуги этого позвонка в медианной сагиттальной плоскости до операции d и после операции d*, измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка до точки фактора стеноза, максимально удаленной от задней поверхности тела позвонка, в медианной сагиттальной плоскости до операции h и после операции h*, половину расстояния в горизонтальной плоскости между крайними точками фактора стеноза на внутренней поверхности дуги позвонка до операции s и после операции s*, вычисление коэффициента хирургической коррекции позвоночного канала Kk осуществляют по формуле Kk=1-Vd/Vd*, при этом коэффициент дефицита объема позвоночного канала до операции Vd вычисляют по формуле Vd=1-((πda2Ha+πdb2Hb-8Vs)/(πda2Ha+πdb2Hb)), где объем части фактора стеноза, проникающей в позвоночный канал до операции Vs, вычисляют по формуле Vs=((2.437x-0.1755x2)(у-х-1)2+(0.9586x-0.3906x2)(у-х-1)3)d3/8, а безразмерные переменные х и у вычисляют по формулам х=(h2+s2)/dh, у=1+(s2-h2)/dh, при этом коэффициент дефицита объема позвоночного канала после операции Vd* вычисляют по формуле: Vd*=1-((πda2Ha+πdb2Hb-8Vs*)/(πda2Ha+πdb2Hb)), где объем части фактора стеноза, проникающей в позвоночный канал после операции, Vs* вычисляют по формуле: Vs*=((2.437х*-0.1755(х*)2)(у**-1)2+(0.9586х*-0.3906(х*)2)(у**-1)3)(d*)3/8, безразмерные переменные х* и у* вычисляют по формулам: х*=((h*)2+(s*)2)/d*h*, y*=1+((s*)2-(h*)2)/d*h*.The technical result is achieved due to the fact that in the method for determining surgical correction of the spinal canal, spiral computed or magnetic resonance imaging of the affected spine is performed before and after surgery, the size of the cross section of the spinal canal of the overlying vertebra, the size of the cross section of the spinal canal at the site of maximum narrowing , the size of the cross section of the spinal canal of the underlying vertebra, after which the coefficient of surgical correlation is calculated ktsii spinal canal K k, and a value of higher than 0.4 K k surgical correction of spinal canal is considered satisfactory, measure the height H of the overlying vertebra and, underlying vertebra height H b, as the cross-sectional size of the spinal canal overlying vertebra measure the distance from the rear surface of the body vertebra to the inner surface of the arc of this vertebra in the median sagittal plane d a , as the size of the cross section of the spinal canal of the underlying vertebra, measure the distance from the back the surface of the vertebral body to the inner surface of the arc of this vertebra in the median sagittal plane d b , as the size of the cross section of the vertebral canal at the point of maximum narrowing, measure the distance from the back surface of the vertebral body to the inner surface of the arc of this vertebra in the median sagittal plane before surgery d and after surgery d *, measure the distance from the rear surface of the vertebral body to the point of stenosis factor, most distant from the rear surface of the vertebral body, in the median sagittal plane plane h prior to surgery and after surgery h *, half the distance in a horizontal plane between the extreme points stenosis factor on the inner surface of the arc s vertebra prior to surgery and after surgery s *, surgical correction coefficient calculation spinal canal K k is performed according to the formula K k = 1- V d / V d * , while the coefficient of deficiency of the volume of the spinal canal before surgery V d is calculated by the formula V d = 1 - ((πd a 2 H a + πd b 2 H b -8V s ) / (πd a 2 H a 2 + πd b H b)), where the volume factor stenosis portion, penetrating into the vertebral canal before surgery V s, is calculated by the pho mule V s = ((2.437x-0.1755x 2) (y-x-1) 2 + (0.9586x-0.3906x 2) (y-x-1), 3) d 3/8, and the dimensionless variables x and y calculated by the formulas x = (h 2 + s 2 ) / dh, y = 1 + (s 2 -h 2 ) / dh, while the coefficient of deficiency of the spinal canal volume after surgery V d * is calculated by the formula: V d * = 1 - ((πd a 2 H a + πd b 2 H b -8V s * ) / (πd a 2 H a + πd b 2 H b )), where the volume of the part of stenosis factor penetrating the spinal canal after surgery, V s * calculated by the formula: V s * = ((2.437х * -0.1755 (х * ) 2 ) (у ** -1) 2 + (0.9586х * -0.3906 (х * ) 2 ) (у ** 1) 3) (d *) 3/8, dimensionless variables x * and y * is calculated according to the formulas: x * = ((h *) 2 + (s *) 2) / d * h *, y * = 1 + ((s * ) 2 - (h * ) 2 ) / d * h * .

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1-3), где на фиг. 1 показан грудной позвонок, на фиг. 2 - грудной позвонок при стенозе позвоночного канала, на фиг. 3 - иллюстрация к расчету, на фиг. 4 - дополнительная иллюстрация к расчету.The invention is illustrated by the drawing (FIGS. 1-3), where in FIG. 1 shows a thoracic vertebra; FIG. 2 - thoracic vertebra with spinal stenosis, in FIG. 3 is an illustration for calculation; FIG. 4 - an additional illustration to the calculation.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

На чертежах обозначены: позвонок 1, тело позвонка 2, позвоночный канал 3, поперечный отросток 4, верхний суставной отросток 5, нижний суставной отросток 6, остистый отросток 7, дуга позвонка 8, фактор стеноза 9.The drawings indicate: vertebra 1, vertebral body 2, spinal canal 3, transverse process 4, superior articular process 5, lower articular process 6, spinous process 7, vertebral arch 8, stenosis factor 9.

Реализация способа количественной оценки хирургических операций по устранению стеноза позвоночного канала проиллюстрирована фиг. 1, 2 и 3. На фиг. 1 изображен позвонок 1, образованный телом позвонка 2 и дугой позвонка 8. От дуги позвонка 8 отходят семь отростков: парные поперечные отростки 4, парные верхние суставные отростки 5, парные нижние суставные отростки 6 и непарный остистый отросток 7. Между телом позвонка 2 и дугой позвонка 8 располагается позвоночное отверстие. В совокупности позвоночные отверстия всех позвонков образуют позвоночный канал 3. На фигуре 2 изображен позвонок 1 при стенозе позвоночного канала. На фигуре 3 изображена иллюстрация к расчету, а именно: две пересекающиеся окружности с буквенными обозначениями необходимых для расчета размеров.The implementation of a method for quantifying surgical operations to eliminate spinal stenosis is illustrated in FIG. 1, 2 and 3. In FIG. 1 shows the vertebra 1 formed by the vertebral body 2 and the vertebral arc 8. Seven processes extend from the vertebral arch 8: paired transverse processes 4, paired superior articular processes 5, paired lower articular processes 6 and unpaired spinous process 7. Between the vertebral body 2 and the arch vertebra 8 is the vertebral foramen. Together, the vertebral openings of all the vertebrae form the spinal canal 3. Figure 2 shows the vertebra 1 with spinal stenosis. The figure 3 shows an illustration for the calculation, namely: two intersecting circles with letter designations necessary for calculating the dimensions.

На фигуре 2 показано, что фактор стеноза 9, проникая в позвоночный канал 3, уменьшает его объем, сдавливает спинной мозг и нервные корешки. Для устранения давления на спинной мозг или нервные корешки необходимо провести операцию по устранению стеноза позвоночного канала 3, например, декомпрессивнную ламинэктомию. Для определения эффективности проведенной операции использован способ количественной оценки хирургических операций по устранению стеноза позвоночного канала 3.Figure 2 shows that stenosis factor 9, penetrating the spinal canal 3, reduces its volume, compresses the spinal cord and nerve roots. To eliminate pressure on the spinal cord or nerve roots, it is necessary to perform an operation to eliminate stenosis of the spinal canal 3, for example, decompressive laminectomy. To determine the effectiveness of the operation, a method for quantifying surgical operations to eliminate spinal stenosis 3 was used.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Способ диагностики заболевания и состояния пациента при его лечении осуществляют следующим образом. До операции по устранению стеноза позвоночного канала 3 пациенту проводят спиральную компьютерную или магнитно-резонансную томографию пораженного отдела позвоночника.A method for diagnosing a disease and a patient’s condition during treatment is as follows. Before the operation to eliminate stenosis of the spinal canal 3, the patient undergoes a spiral computed or magnetic resonance imaging of the affected spine.

Пациенту проводят операцию по устранению стеноза позвоночного канала 3. Во время операции пациент находится на операционном столе в положении на животе или на боку. Небольшой кожный разрез выполняют по средней линии над областью компрессии нервного корешка или спинного мозга. Отодвигают подкожную жировую клетчатку и околопозвоночные мышцы. При этом обнажается задняя поверхность позвоночного столба и желтая связка, соединяющая пластинки соседних позвонков. Во многих случаях во время операции выполняют рентгеноскопию для идентификации нужного позвонка. Далее выполняют удаление части дуги позвонка 8. При этом позвоночный канал 3 становится доступен для осмотра и манипуляций. Выполняют декомпрессию нервных структур. Декомпрессия нервных структур заключается в удалении образований (грыжи диска, опухоли, рубцовой ткани), сдавливающих спинной мозг или нервный корешок. В конце операции проводят послойное ушивание тканей (мышц и кожи). При развитии нестабильности позвоночника, во многих случаях ламинэктомию дополняют стабилизирующими операциями. Во время таких операций стабилизирующие системы надежно закрепляют позвонки 1 в нужном положении. Спустя несколько месяцев позвонки 1 срастаются в единое костное образование.The patient undergoes surgery to eliminate stenosis of the spinal canal 3. During the operation, the patient is on the operating table in a position on his stomach or side. A small skin incision is performed along the midline above the compression region of the nerve root or spinal cord. Subcutaneous fatty tissue and paravertebral muscles are pushed back. In this case, the posterior surface of the spinal column and the yellow ligament connecting the plates of neighboring vertebrae are exposed. In many cases, during the operation, fluoroscopy is performed to identify the desired vertebra. Next, perform the removal of part of the arc of the vertebra 8. In this case, the spinal canal 3 becomes available for examination and manipulation. Decompression of nerve structures is performed. Decompression of nerve structures is the removal of formations (disc herniation, tumor, scar tissue) that compress the spinal cord or nerve root. At the end of the operation, layer-by-layer suturing of tissues (muscles and skin) is performed. With the development of spinal instability, in many cases, a laminectomy is supplemented with stabilizing operations. During such operations, stabilizing systems securely secure the vertebrae 1 in the desired position. After a few months, the vertebrae 1 fuses into a single bone formation.

После проведения операции повторно проводят спиральную компьютерную или магнитно-резонансную томографию пораженного отдела позвоночника. По томограмме, сделанной до операции, для позвонка 1 на уровне стеноза в медианной сагиттальной плоскости измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка 2 (под задней поверхностью тела позвонка понимаем поверхность, вдоль которой расположена задняя продольная связка URL: anatomy_atlas.academic.ru/1680/Соединения_позвонков, дата обращения 30.07.2014) до внутренней поверхности дуги позвонка 8d, в медианной сагиттальной плоскости измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка 2 до точки фактора стеноза 9, максимально удаленной от задней поверхности тела позвонка 2, h, половину расстояния в горизонтальной плоскости (горизонтальная плоскость тела человека - плоскость, перпендикулярная сагиттальной и фронтальной плоскостям тела человека, делящая тело вертикально стоящего человека на верхнюю и нижнюю части, URL: http://anfiz.ru/ekzamen/item/f00/s00/z0000000/st001.shtml, дата обращения 30.07.2014) между крайними точками фактора стеноза 9 на внутренней поверхности дуги позвонка 8s. Также для двух смежных позвонков 1 в медианной сагиттальной плоскости измеряют расстояния от задней поверхности тела позвонка 2 до внутренней поверхности дуги позвонка 8da и db и высоту позвоночного канала 3На и Hb. По томограмме, сделанной после операции, в медианной сагиттальной плоскости измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка 2 до внутренней поверхности дуги позвонка 8d*, в медианной сагиттальной плоскости измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка 2 до точки фактора стеноза 9, максимально удаленной от задней поверхности тела позвонка 2, h*, половину расстояния в горизонтальной плоскости между крайними точками фактора стеноза 9 на внутренней поверхности дуги позвонка 8s*.After the operation, a spiral computed or magnetic resonance imaging of the affected spine is repeated. The tomogram made before the operation for the vertebra 1 at the level of stenosis in the median sagittal plane measures the distance from the back surface of the vertebral body 2 (under the back surface of the vertebral body we understand the surface along which the posterior longitudinal ligament is located URL: anatomy_atlas.academic.ru/1680/ Vertebral connections, accessed July 30, 2014) to the inner surface of the vertebral arch 8d, in the median sagittal plane, measure the distance from the back surface of the vertebral body 2 to the point of stenosis factor 9 as far as possible from the back on top vertebral body 2, h, half the distance in the horizontal plane (the horizontal plane of the human body is the plane perpendicular to the sagittal and frontal planes of the human body, dividing the body of a vertically standing person into upper and lower parts, URL: http://anfiz.ru/ekzamen /item/f00/s00/z0000000/st001.shtml, accessed July 30, 2014) between the extreme points of stenosis factor 9 on the inner surface of the vertebral arch 8s. Also, for two adjacent vertebrae 1 in the median sagittal plane, the distances from the back surface of the vertebral body 2 to the inner surface of the vertebral arch 8d a and d b and the height of the spinal canal 3H a and H b are measured. From the tomogram made after the operation, the distance from the back surface of the vertebral body 2 to the inner surface of the vertebral arch 8d * is measured in the median sagittal plane; the distance from the back surface of the vertebral body 2 to the point of stenosis factor 9 maximally distant from the back surface is measured in the median sagittal plane vertebral body 2, h * , half the distance in the horizontal plane between the extreme points of stenosis factor 9 on the inner surface of the vertebral arch 8s * .

Далее вычисляют объем части фактора стеноза 9, проникшей в позвоночный канал 3, до операции и после. При расчете за объем позвоночного канала 3 принимают объем цилиндра, высота которого равна высоте позвоночного канала 3, а диаметр равен расстоянию от задней поверхности тела позвонка 2 до внутренней поверхности дуги позвонка 8. Полагают, что граница фактора стеноза 9 на стороне позвоночного канала 3 имеет форму части поверхности шара. Таким образом, за объем части фактора стеноза 9, проникшей в позвоночный канал 3, принимают объем сегмента шара, фактически вдавленного внутрь цилиндра.Next, calculate the volume of the part of stenosis factor 9 that has penetrated the spinal canal 3, before and after surgery. When calculating the volume of the spinal canal 3, take the volume of the cylinder, the height of which is equal to the height of the spinal canal 3, and the diameter is equal to the distance from the back surface of the vertebral body 2 to the inner surface of the vertebral arch 8. It is believed that the border of stenosis factor 9 on the side of the spinal canal 3 parts of the surface of the ball. Thus, for the volume of the part of the stenosis factor 9 that penetrated the spinal canal 3, take the volume of the segment of the ball, actually pressed into the cylinder.

Задачу вычисления объема вдавленного сегмента решают в цилиндрической системе координат. Начало координат располагают на оси цилиндра в плоскости, проходящей через центр шара перпендикулярно к оси цилиндра. Полярную ось направляют от оси цилиндра к центру шара.The problem of calculating the volume of the depressed segment is solved in a cylindrical coordinate system. The origin is located on the axis of the cylinder in a plane passing through the center of the ball perpendicular to the axis of the cylinder. The polar axis is directed from the axis of the cylinder to the center of the ball.

Уравнение цилиндрической поверхности:The equation of the cylindrical surface:

ρ=R,ρ = R,

где ρ - полярный радиус,where ρ is the polar radius,

R - радиус цилиндра.R is the radius of the cylinder.

Уравнение сферической поверхности:Spherical surface equation:

(ρcosφ-l)22sin2φ+z2=r2=>ρ2-2ρcosφ+l2+z2=r2 (ρcosφ-l) 2 + ρ 2 sin 2 φ + z 2 = r 2 => ρ 2 -2ρcosφ + l 2 + z 2 = r 2

где ρ - полярный радиус,where ρ is the polar radius,

φ - полярный угол,φ is the polar angle,

l - расстояние от центра шара до оси цилиндра,l is the distance from the center of the ball to the axis of the cylinder,

r - радиус шара,r is the radius of the ball,

ось z направлена по оси цилиндра.the z axis is directed along the axis of the cylinder.

Из уравнения сферы выражают z:From the equation of the sphere, z is expressed:

z = ±(z22+2ρlcosφ-l2)1/2 z = ± (z 22 + 2ρlcosφ-l 2 ) 1/2

- уравнение нижней и верхних полусфер.- the equation of the lower and upper hemispheres.

Положив z = 0, получают уравнение окружности большого круга шара:Putting z = 0, we obtain the equation of the circle of the big circle of the ball:

ρ2-2ρcosφ+l2=r2 ρ 2 -2ρcosφ + l 2 = r 2

Положив ρ=R, находят значение полярного угла φs, при котором пересекается окружность большого круга шара и окружность с радиусом цилиндра R:Putting ρ = R, find the value of the polar angle φ s at which the circle of the big circle of the ball and the circle with the radius of the cylinder R intersect:

cosφs=(R2+l2-r2)/2Rlcosφ s = (R 2 -r 2 + l 2) / 2Rl

Находят значение полярного угла φτ, при котором луч, проведенный из начала координат в плоскости большого круга шара, касается окружности большого круга шара:Find the value of the polar angle φ τ , at which the ray drawn from the origin in the plane of the big circle of the ball touches the circumference of the big circle of the ball:

sinφτ = r/lsinφ τ = r / l

Решают уравнение окружности большого круга шара относительно полярного радиуса ρ:Solve the equation of the circle of a large circle of the ball with respect to the polar radius ρ

ρ=lcosφ±(r2-l2sin2φ)1/2 ρ = lcosφ ± (r 2 -l 2 sin 2 φ) 1/2

где знак «-» перед корнем соответствует ближней к оси цилиндра дуге, знак «+» - дальней.where the “-” sign in front of the root corresponds to the arc closest to the cylinder axis, the “+” sign - to the farthest.

Если точка касания луча, проведенного под углом φτ, лежит за пределами цилиндра, с учетом симметрии выражение искомого объема имеет вид:If the point of contact of the beam drawn at an angle φ τ lies outside the cylinder, taking into account symmetry, the expression for the desired volume has the form:

Figure 00000001
Figure 00000001

Если же точка касания оказывается внутри цилиндра, то к записываемому интегралу добавляется дополнительное слагаемое:If the point of contact is inside the cylinder, then an additional term is added to the written integral:

Figure 00000002
Figure 00000002

Из-за сложности полученного интеграла вычислить аналитически можно только внутренний интеграл по переменной ρ. Поэтому интеграл был вычислен с использованием (применением) специализированного программного обеспечения. Для удобства вычислений был произведен переход к безразмерным переменным:Due to the complexity of the obtained integral, it is analytically possible to calculate only the internal integral with respect to the variable ρ. Therefore, the integral was calculated using specialized software. For convenience of calculations, a transition was made to dimensionless variables:

x=r/R, y=l/Rx = r / R, y = l / R

гдеWhere

r = (s2-h2)/2h,r = (s 2 -h 2 ) / 2h,

l=R+(s2+h2)/2h,l = R + (s 2 + h 2) / 2h,

0<x<1; 1<l<1+r.0 <x <1; 1 <l <1 + r.

Были выведены аппроксимационные формулы для вычисления объема вдавленного сегмента до операции и после:Approximation formulas were derived for calculating the volume of the depressed segment before and after the operation:

Vs=((2.437х-0.1755х2)(у-х-1)2+(0.9586х-0.3906х2)(у-х-1)3)d3/8,V s = ((0.1755h 2.437h-2) (y-x-1) 2 + (0.9586h 0.3906h-2) (y-x-1), 3) d 3/8

где Vs - объем части фактора стеноза 9, проникающей в позвоночный канал 3, до операции,where V s is the volume of the part of stenosis factor 9 penetrating the spinal canal 3, before surgery,

d - расстояние от задней поверхности тела позвонка 2 до внутренней поверхности дуги позвонка 8 в медианной сагиттальной плоскости до операции,d is the distance from the back surface of the vertebral body 2 to the inner surface of the arc of the vertebra 8 in the median sagittal plane before surgery,

х и у - безразмерные переменные, введенные для удобства вычислений. Переход от измеряемых на томограммах величин к безразмерным переменным х и у производят по формулам:x and y are dimensionless variables introduced for ease of calculation. The transition from the values measured on the tomograms to the dimensionless variables x and y is carried out according to the formulas:

х=(h2+s2)/dh,x = (h 2 + s 2 ) / dh,

y=1+(s2-h2)/dh.y = 1 + (s 2 -h 2) / dh.

Vs*=((2.437x*-0.1755(x*)2)(y*-x*-1)2+(0.9586x*-0.3906(x*)2)(y*-x*-1)3)(d*)3/8,V s * = ((2.437x * -0.1755 (x * ) 2 ) (y * -x * -1) 2 + (0.9586x * -0.3906 (x * ) 2 ) (y * -x * -1) 3 ) (d *) 3/8,

где Vs* - объем части фактора стеноза 9, проникающей в позвоночный канал 3, после операции,where V s * is the volume of the part of stenosis factor 9 penetrating the spinal canal 3, after surgery,

d* - расстояние от задней поверхности тела позвонка 2 до внутренней поверхности дуги позвонка 8 в медианной сагиттальной плоскости после операции,d * is the distance from the back surface of the vertebral body 2 to the inner surface of the arc of the vertebra 8 in the median sagittal plane after surgery,

х* и у* - безразмерные переменные, введенные для удобства вычислений. Переход от измеряемых на томограммах величин к безразмерным переменным х* и у* производят по формулам:x * and y * are dimensionless variables introduced for ease of calculation. The transition from the values measured on the tomograms to the dimensionless variables x * and y * is carried out according to the formulas:

х*=((h*)2+(s*)2)/d*h*,x * = ((h * ) 2 + (s * ) 2 ) / d * h * ,

у*=1+((s*)2-(h*)2)/d*h*.y * = 1 + ((s * ) 2 - (h * ) 2 ) / d * h * .

Определяют объемы позвоночных каналов 3 двух смежных с рассматриваемым позвонков:The volumes of the spinal canals of 3 of two adjacent vertebrae are determined:

Va=πda2Ha/4,V a = πd a 2 H a / 4,

Vb=πdb2Hb/4.V b = πd b 2 H b / 4.

Определяют средний объем позвоночного канала 3, как среднее арифметическое объемов позвоночного канала 3 двух смежных с рассматриваемым позвонков:The average volume of the spinal canal 3 is determined as the arithmetic average of the volumes of the spinal canal 3 of two adjacent vertebrae under consideration:

V1=(Va+Vb)/2V 1 = (V a + V b) / 2

Определяют объем позвоночного канала 3 на уровне стеноза до операции, как разницу среднего объема позвоночного канала 3 и объема вдавленного сегмента до операции:The volume of the spinal canal 3 is determined at the level of stenosis before surgery, as the difference between the average volume of the spinal canal 3 and the volume of the depressed segment before surgery:

V=V1-Vs V = V 1 -V s

Определяют объем позвоночного канала 3 на уровне стеноза после операции, как разницу среднего объема позвоночного канала 3 и объема вдавленного сегмента после операции:The volume of the spinal canal 3 is determined at the level of stenosis after surgery, as the difference between the average volume of the spinal canal 3 and the volume of the depressed segment after surgery:

V*=V1-Vs* V * = V 1 -V s *

Определяют коэффициент дефицита объема позвоночного канала 3 до операции:Determine the coefficient of deficiency of the volume of the spinal canal 3 before surgery:

Vd=1-V/V1.V d = 1-V / V 1 .

и после операции:and after surgery:

Vd*=1-V*/V1.V d * = 1-V * / V 1 .

В качестве критерия количественной оценки стеноза позвоночного канала 3 и эффективности хирургического вмешательства по устранению стеноза позвоночного канала 3 используют коэффициент хирургической коррекции позвоночного канала 3 (также его можно назвать коэффициентом объемной хирургической коррекции позвоночного канала). Коэффициент хирургической коррекции позвоночного канала 3 вычисляют по формуле:The coefficient of surgical correction of the spinal canal 3 is used as a criterion for the quantitative assessment of stenosis of the spinal canal 3 and the effectiveness of surgical intervention to eliminate stenosis of the spinal canal 3 (it can also be called the coefficient of volumetric surgical correction of the spinal canal). The coefficient of surgical correction of the spinal canal 3 is calculated by the formula:

Kk=1-Vd/Vd*.K k = 1-V d / V d * .

Хирургическую коррекцию позвоночного канала 3 считают удовлетворительной при коэффициенте хирургической коррекции (который также можно определить как коэффициент объемной хирургической коррекции позвоночного канала 3), равном 0,4 и выше. При неудовлетворительном результате операцию по устранению стеноза повторяют.Surgical correction of the spinal canal 3 is considered satisfactory with a coefficient of surgical correction (which can also be defined as the coefficient of volumetric surgical correction of the spinal canal 3), equal to 0.4 and higher. If the result is unsatisfactory, the operation to eliminate stenosis is repeated.

Таким образом, данный способ определения хирургической коррекции позвоночного канала 3 обеспечивает более точную количественную оценку стеноза позвоночного канала 3 при травме и заболеваниях позвоночника на любом его уровне, а также более точную количественную оценку эффективности хирургической коррекции позвоночного канала 3. Для вычисления коэффициента объемной коррекции позвоночного канала 3 измеряют не просто расстояния от задней поверхности тела позвонка 2 до внутренней поверхности дуги позвонка 8 для позвонка на уровне стеноза и двух смежных позвонков (как в прототипе), но и глубину проникновения фактора стеноза 9, половину расстояния в горизонтальной плоскости между крайними точками фактора стеноза 9 на внутренней поверхности дуги позвонка 8 и высоту позвоночного канала 3 для двух смежных позвонков. Данные измерения позволяют вычислить объем части фактора стеноза 9, проникшей в позвоночный канал 3, что повышает точность оценки эффективности хирургической коррекции позвоночного канала 3, так как факторы, вызывающие стеноз позвоночного канала (костные отломки позвонка, опухоли позвоночника, гематомы, секвестры диска и т.д.), являются объемными телами и расчет степени стеноза строго в определенной плоскости дает существенную погрешность.Thus, this method of determining surgical correction of the spinal canal 3 provides a more accurate quantitative assessment of stenosis of the spinal canal 3 in case of injury and diseases of the spine at any level, as well as a more accurate quantitative assessment of the effectiveness of surgical correction of the spinal canal 3. To calculate the coefficient of volume correction of the spinal canal 3 measure not just the distance from the back surface of the vertebral body 2 to the inner surface of the vertebral arch 8 for the vertebra at the level of stenosis and two adjacent vertebrae (as in the prototype), but also the penetration depth of stenosis factor 9, half the distance in the horizontal plane between the extreme points of stenosis factor 9 on the inner surface of the vertebral arch 8 and the height of the spinal canal 3 for two adjacent vertebrae. The measurement data allows us to calculate the volume of the part of stenosis factor 9 that has penetrated the spinal canal 3, which increases the accuracy of evaluating the effectiveness of surgical correction of the spinal canal 3, since the factors causing spinal stenosis (bone fragments of the vertebra, spinal tumors, hematomas, disk sequestration, etc. e.) are volumetric bodies and the calculation of the degree of stenosis strictly in a certain plane gives a significant error.

..

Claims (1)

Способ определения эффективности хирургической коррекции позвоночного канала, состоящий в том, что проводят спиральную компьютерную или магнитно-резонансную томографию пораженного отдела позвоночника до и после операции, измеряют размер поперечного сечения позвоночного канала вышележащего позвонка, размер поперечного сечения позвоночного канала в месте максимального сужения, размер поперечного сечения позвоночного канала нижележащего позвонка, после чего вычисляют коэффициент хирургической коррекции позвоночного канала Kk, и при значении Kk выше 0,4 хирургическую коррекцию позвоночного канала считают удовлетворительной, отличающийся тем, что измеряют высоту вышележащего позвонка На, высоту нижележащего позвонка Hb, в качестве размера поперечного сечения позвоночного канала вышележащего позвонка измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка до внутренней поверхности дуги этого позвонка в медианной сагиттальной плоскости da, в качестве размера поперечного сечения позвоночного канала нижележащего позвонка измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка до внутренней поверхности дуги этого позвонка в медианной сагиттальной плоскости db, в качестве размера поперечного сечения позвоночного канала в месте максимального сужения измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка до внутренней поверхности дуги этого позвонка в медианной сагиттальной плоскости до операции d и после операции d*, измеряют расстояние от задней поверхности тела позвонка до точки фактора стеноза, максимально удаленной от задней поверхности тела позвонка, в медианной сагиттальной плоскости до операции h и после операции h*, половину расстояния в горизонтальной плоскости между крайними точками фактора стеноза на внутренней поверхности дуги позвонка до операции s и после операции s*, вычисление коэффициента хирургической коррекции позвоночного канала Kk осуществляют по формуле Kk=1-Vd/Vd*, при этом коэффициент дефицита объема позвоночного канала до операции Vd вычисляют по формуле Vd=1-((πda2Ha+πdb2Hb-8Vs)/(πda2Ha+πdb2Hb)), где объем части фактора стеноза, проникающей в позвоночный канал до операции Vs, вычисляют по формуле Vs=((2.437х-0.1755х2)(у-х-1)2+(0.9586х-0.3906х2)(у-х-1)3)d3/8, а безразмерные переменные х и у вычисляют по формулам х=(h2+s2)/dh, у=1+(s2-h2)/dh, при этом коэффициент дефицита объема позвоночного канала после операции Vd* вычисляют по формуле: Vd*=1-((πda2Ha+πdb2Hb-8Vs*)/(πda2Ha+πdb2Hb)), где объем части фактора стеноза, проникающей в позвоночный канал после операции, Vs* вычисляют по формуле: Vs*=((2.437х*-0.1755(х*)2)(у**-1)2+(0.9586х*-0.3906(х*)2)(у**-1)3)(d*)3/8, безразмерные переменные х* и у* вычисляют по формулам: х*=((h*)2+(s*)2)/d*h*, у*=1+((s*)2-(h*)2)/d*h*. A method for determining the effectiveness of surgical correction of the spinal canal, consisting in the fact that they conduct a spiral computed or magnetic resonance imaging of the affected spine before and after surgery, measure the size of the cross section of the spinal canal of the overlying vertebra, the size of the cross section of the spinal canal at the site of maximum narrowing, the size of the cross sections of the spinal canal of the underlying vertebra, after which the coefficient of surgical correction of the spinal canal K k , and and K k value above 0.4 surgical correction of spinal canal is considered satisfactory, characterized in that the measured height H and the overlying vertebra, the height of the underlying vertebra H b, as the cross-sectional size of the spinal canal overlying vertebra measure the distance from the rear surface of the vertebral body to an internal the surface of the arc of this vertebra in the median sagittal plane d a , as the size of the cross section of the vertebral canal of the underlying vertebra, measure the distance from the back surface and the vertebral body to the inner surface of the arc of this vertebra in the median sagittal plane d b , as the size of the cross section of the vertebral canal at the point of maximum narrowing, measure the distance from the back surface of the vertebral body to the inner surface of the arc of this vertebra in the median sagittal plane before surgery d and after surgery d * , measure the distance from the back surface of the vertebral body to the point of stenosis factor, the most remote from the back surface of the vertebral body, in the median sagittal plane before surgery h and after surgery h * , half the distance in the horizontal plane between the extreme points of the stenosis factor on the inner surface of the vertebral arch before surgery s and after surgery s * , the calculation of the coefficient of surgical correction of the spinal canal K k is carried out according to the formula K k = 1-V d / V d * , while the coefficient of deficiency of the volume of the spinal canal before surgery V d is calculated by the formula V d = 1 - ((πd a 2 H a + πd b 2 H b -8V s ) / (πd a 2 H a + πd b 2 H b )), where the volume of the part of the stenosis factor penetrating the spinal canal before surgery V s is calculated by the formula V s = ((2.43 7x 0.1755h-2) (y-x-1) 2 + (0.9586h 0.3906h-2) (y-x-1), 3) d 3/8, and the dimensionless variables x and y is calculated according to the formulas X = (h 2 + s 2 ) / dh, y = 1 + (s 2 -h 2 ) / dh, while the coefficient of deficiency of the volume of the spinal canal after surgery V d * is calculated by the formula: V d * = 1 - ((πd a 2 H a + πd b 2 H b -8V s * ) / (πd a 2 H a + πd b 2 H b )), where the volume of the part of the stenosis factor penetrating the spinal canal after surgery, V s * is calculated by the formula: V s * = ((2.437x * -0.1755 (x * ) 2 ) (y * -x * -1) 2 + (0.9586x * -0.3906 (x * ) 2 ) (y * -x * -1) 3 ) ( d *) 3/8, dimensionless variables x * and y * is calculated according to the formulas: x * = ((h *) 2 + (s *) 2) / d * h *, y * = 1 + ((s *) 2 - (h * ) 2 ) / d * h * .
RU2014133469/14A 2014-08-14 2014-08-14 Method for specifying surgical correction of spinal canal RU2577939C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014133469/14A RU2577939C2 (en) 2014-08-14 2014-08-14 Method for specifying surgical correction of spinal canal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014133469/14A RU2577939C2 (en) 2014-08-14 2014-08-14 Method for specifying surgical correction of spinal canal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014133469A RU2014133469A (en) 2015-03-27
RU2577939C2 true RU2577939C2 (en) 2016-03-20

Family

ID=53286592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014133469/14A RU2577939C2 (en) 2014-08-14 2014-08-14 Method for specifying surgical correction of spinal canal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2577939C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2177348C2 (en) * 2000-04-03 2001-12-27 Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова Method for diagnosing the cases of lumbar intervertebbral foramen stenosis
UA26243U (en) * 2007-05-07 2007-09-10 Univ Oo Bohomolets Nat Medical Method for diagnostics of vertebrobasilar insufficiency
RU2429782C1 (en) * 2010-04-06 2011-09-27 Федеральное государственное учреждение "Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л. Поленова Росмедтехнологий" Method for assessing surgical correction of spinal canal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2177348C2 (en) * 2000-04-03 2001-12-27 Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова Method for diagnosing the cases of lumbar intervertebbral foramen stenosis
UA26243U (en) * 2007-05-07 2007-09-10 Univ Oo Bohomolets Nat Medical Method for diagnostics of vertebrobasilar insufficiency
RU2429782C1 (en) * 2010-04-06 2011-09-27 Федеральное государственное учреждение "Российский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л. Поленова Росмедтехнологий" Method for assessing surgical correction of spinal canal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
УЛЬРИХ Э.В. Вертебрология в терминах, цифрах, рисунках. СПб.: ЭЛБИ-СПБ, 2004, 187 с. КОЗЫРЕВ С.В. Возможности магнитно-резонансной томографии в комплексной диагностике послеоперационных изменений при дискэктомиях поясничного отдела позвоночника. Автореф. дисс. Санкт-Петербург 2011. PARK J.Y. What are the associative factors of adjacent segment degeneration after anterior cervical spine surgery? Comparative study between anterior cervical fusion and arthroplasty with 5-year follow-up MRI and CT. Eur Spine J. 2013 May;22(5):1078-89 - реферат. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014133469A (en) 2015-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9317661B2 (en) Automatic implant detection from image artifacts
Liljenqvist et al. Analysis of vertebral morphology in idiopathic scoliosis with use of magnetic resonance imaging and multiplanar reconstruction
US20090226055A1 (en) Systems and methods for multi-dimensional characterization and classification of spinal shape
CN103099679B (en) Personalized lumbar internal fixation auxiliary device and manufacturing method thereof
Sabourin et al. Three-dimensional stereoradiographic modeling of rib cage before and after spinal growing rod procedures in early-onset scoliosis
Harris et al. A comprehensive review of thoracic deformity parameters in scoliosis
Takano et al. Biomechanical study of vertebral compression fracture using finite element analysis
RU2639430C1 (en) Method of preoperative planning of surgical correction of foot deformation at level of midfoot
Mageed et al. Morphometrical dimensions of the sheep thoracolumbar vertebrae as seen on digitised CT images
Eijgenraam et al. Development and assessment of a digital X-ray software tool to determine vertebral rotation in adolescent idiopathic scoliosis
RU2578907C1 (en) Method of estimating parameters of sagittal lumbosacral spinal balance
Ramsay et al. Is breast asymmetry present in girls with adolescent idiopathic scoliosis?
RU2577939C2 (en) Method for specifying surgical correction of spinal canal
US20220323156A1 (en) Intraoperative angle measurement apparatus, system, and method
Forbes et al. Musculoskeletal ultrasound for 3D bone modeling: A preliminary study applied to lumbar vertebra
RU2396896C1 (en) Method of estimating deficit of spinal canal volume at level of affected segment defect
RU2396909C1 (en) Method of evaluating deficit of spinal canal lumen
RU2696924C2 (en) Method of anterior spondylosyndesis
Roels et al. A morphometric analysis of thoracolumbar vertebrae in goat by computed tomography.
Mária et al. The new processing of the results of examinations made with Zebris WIN-SPINE spine-measuring method and its validation
Alderighi et al. Intra and interrater reliability of spinal sagittal curves and mobility using pocket goniometer IncliMed® in healthy subjects
RU2405480C2 (en) Method of modelling stabilising metal constructions in operations on spine
RU2551191C2 (en) Method of preoperative planning of tubular bone reconstruction
RU2376935C2 (en) Method of determining risk of osteoporotic fractures in thoratic region of spinal column
RU2772644C1 (en) Method for determining the height of the body of the l5 vertebra in isolated comminuted fractures

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160815