РЕФЕРАТ 2
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Проблемы построения моделей и методов 8
1.1 Анализ методов для реконструкции черепного имплантата 8
1.2 Анализ средств для реконструкции черепного имплантата 16
2 Разработка комплексных методов построения компьютерной модели
черепного имплантата по томографическим данным 23
2.1 Методы построения компьютерной модели черепного имплантата по
томографическим данным 23
2.1.1 Метод построения компьютерной модели черепного имплантата по
томографическим данным 23
2.1.2 Методы предварительной обработки компьютерно -
томографических снимков 29
2.2 Методы построения компьютерной модели черепного имплантата по
расположению посттравматического дефекта черепа 31
2.2.1 Метод построения компьютерной модели черепного имплантата при
фронтальном или заднем расположении посттравматического дефекта черепа 31
2.2.2 Метод построения компьютерной модели черепного имплантата при
латеральном расположении посттравматического дефекта черепа 35
3 Программная реализация методов построения компьютерной модели черепного имплантата по томографическим данным 38
3.1 Построение функциональных моделей 38
3.2 Разработка алгоритма считывания компьютерно-томографических
данных 43
3.3 Разработка алгоритма построения черепа с посттравматическим
дефектом черепа по томографическим данным 45
3.4 Разработка алгоритма построения черепного имплантата по
томографическим данным 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58
ПРИЛОЖЕНИЕ А 63
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 66
На сегодняшний день черепно-мозговые травмы (ЧМТ) являются актуальной проблемой как для медицины, так и общественных систем в целом.
Травматизм является ведущей причиной осложнений здоровья, в частности, у трудоспособного населения. Черепно-мозговые травмы занимают первое место по наносимому общему суммарному экономическому и медико¬социальному ущербу, опережая сердечно-сосудистые и опухолевые заболевания. Основной причиной осложнения функциональных расстройств нервной системы является тяжелая ЧМТ [21]. В подобных случаях существует опасность травматизации незащищенного мозга извне, т.к. костная ткань не имеет способности замещаться в объеме, достаточном для ликвидации посттравматического дефекта черепа (ПТДЧ), таким образом это приводит к необходимости проведения реконструктивных нейрохирургических вмешательств для коррекции черепного дефекта.
Выбранные методы диагностики посттравматических дефектов черепа, влияют на исход хирургического вмешательства, а также на доступность и возможность планирования хода операции [10, 25].
На сегодняшний день диагностика ПТДЧ производится с помощью краниографии или рентгенографии (РГ), рентгеновской компьютерной томографии (КТ) в пошаговом или спиральном режимах [8, 12, 14, 15].
Все вышеперечисленные методы имеют свои достоинства и недостатки.
Наиболее дешевым и доступным методом является РГ-исследование, которое
необходимо проводить в обязательном порядке при любой ЧМТ. Тем не менее,
краниограммы мало информативны для планирования операции и построения
имплантата, т.к. являются двухмерной проекцией головы пациента. Спиральная
компьютерная томография (далее СКТ), наоборот, позволяет получить
объемные изображения любого дефекта и деформации черепа. Недостатком
данного метода является крайне высокая стоимость используемой аппаратуры
6
(например, стоимость мультисрезовых спиральных компьютерных томографов фирмы Philips варьируется в диапазоне 15-50 миллионов рублей) [30]: далеко не каждый областной центр может позволить приобрести себе один аппарат СКТ.
Рентгеновская компьютерная томография в пошаговом режиме является оптимальным методом диагностики ПТДЧ: достаточно информативна и доступна. Поэтому актуальным является разработка таких методов моделирования операций и получения объемных моделей черепа и имплантата, которые были бы доступны для районных больниц России и при этом полученные модели по информативности и внешнему виду не уступали бы их аналогам, полученным при помощи спиральных КТ. В работе предлагаются методы реконструкции поверхности черепных имплантатов по данным компьютерного томографа при различных расположениях ПТДЧ.
Объектом исследования является процесс реконструкции поверхности черепа и черепного-имплантата.
Предметом исследования являются трехмерные компьютерные модели черепа и черепного имплантата (ЧИ).
Цель данной работы заключается в повышении эффективности краниопластики за счёт разработки методов построения компьютерной модели черепного-имплантата по компьютерно-томографическим данным и их программной реализации. Исходя из поставленной цели, для ее реализации были поставлены следующие задачи:
- анализ методов и средств построения ЧИ по КТ-данным;
- разработка методов построения компьютерной модели ЧИ по КТ- данным в зависимости от расположения посттравматического дефекта черепа;
- программная реализация методов построения КМ ЧИ по КТ-данным;
- оценка качества созданной модели ЧИ.
Одной из актуальных задач современной медицины является диагностика и устранение последствий черепно-мозговых повреждений, наиболее опасными из которых для здоровья пациента являются открытые черепно - мозговые травмы. Для устранения последствий ЧМТ и защиты головного мозга от внешних воздействий, а также для обеспечения косметического эффекта проводится краниопластика с использованием различных методов, средств и материалов.
Для достижения поставленной в работе цели были решены следующие задачи:
- проанализированы существующие методы и средства для построения моделей черепа и имплантата. По результатам анализа выявлены недостатки существующих методов и средств, основными из которых являются относительно низкое качество, высокая стоимость и значительные сроки построения вещественных моделей. Исследованы существующие методы вторичной обработки интроскопических изображений. Выявлены достоинства и недостатки каждого из методов. Показаны возможности получения объемной модели черепного имплантата различными методами.
- рассмотрены и применены методы вторичной обработки томографических снимков для выделения костных структур. Применены так же методы автоматизированного построения модели черепа пациента с ПТДЧ и усредненных моделей черепа без ПТДЧ и без явно выраженных индивидуальных особенностей для различных антропологических типов по томографическим данным. Применен метод автоматизированного построения черепных имплантатов по томографическим данным, основанный на выявлении различий контуров костных структур на томографических снимках в норме и при наличии ПТДЧ. Для восстановления «патологических» контуров применяются компьютерная модель черепа пациента и усредненная модель черепа: при латеральном расположении дефекта используется симметрия черепа пациента, а при фронтальном или затылочном расположениях - усредненная модель черепа, относящаяся к тому же антропологическому типу, что и череп пациента. Это позволило значительно сократить сроки изготовления имплантата.
- разработаны программные средства для реализации предложенных методов изготовления черепных имплантатов, что позволяет применить данные методы непосредственно в больницах, не имеющих доступа к спиральным компьютерным томографам.
Таким образом, в результате выполнения магистерской диссертации была реализована цель и выполнены все поставленные задачи.
