Компьютерная томография колена: сделать компьютерную томографию колена в Москве, цены и адреса клиник АО Семейный доктор

Содержание

цена в Москве, сделать КТ колена в центрах Открытой Клиники

КТ колена в “Открытой клинике”

КТ колена в «Открытой клинике»

Наш медицинский центр оснащен трехмерным компьютерным томографом последнего поколения 64-срезовом томографе Philips, который является прорывом в медицинской технике. Это позволяет провести более точную диагностику на высоком профессиональном уровне и повысить эффективность лечения.

Кроме того у нас:

  • квалифицированный медицинский персонал;
  • возможность проведения КТ по предварительной записи без очереди;
  • демократичная стоимость услуг;
  • дезинфекция кабинета после каждого посетителя.

КТ коленного сустава в Москве в нашей клинике, это индивидуальный подход к каждому пациенту и доступные цены. Обращаясь к нам вы можете быть уверены, что диагностика будет проведена надлежащим образом, а вы получите результаты обследований в оговоренные сроки.

Основные особенности диагностики КТ и преимущества перед другими методами диагностики

МСКТ колена

Процедура КТ коленного сустава дает максимально детальное изображение, диагностическая ценность метода выше, чем у обычного рентгена, но оно показывает меньше, чем МРТ в изучении данной части тела, а в некоторых клинических случаях, используется для уточнения спорного диагноза после таких исследований, как обычное УЗИ.

Это идеальный метод визуализации костных структур, которые перекрываются определенным образом — как в случае с коленным суставом, где встречаются кости бедра, большеберцовой кости и надколенника. На обычном рентгеновском снимке они могут заслонять друг друга. Так как снимки полученные данным методом являются изображением в одной плоскости, и только благодаря опыту врача могут быть правильно расшифрованы. Поэтому, если рентгеновского снимка колен недостаточно для постановки точного диагноза, его часто дополняют процедурой компьютерной томографии.

МРТ диагностика также отлично подходит для изучения патологий коленного сустава, она точно показывает кости и мягкие ткани, которые не всегда очень хорошо видны при компьютерной томографии. МРТ использует для получения изображений внутренних органов не рентгеновское излучение, а магнитное поле и радиочастотные импульсы. А также является дорогостоящей процедурой и на порядок длительнее по времени чем компьютерная томография. Еще что не маловажно для диагностики МРТ в большей степени, чем для КТ важна полная неподвижность пациента при сканировании. Иногда пациент должен оставаться совершенно неподвижным в течение часа, что непросто, особенно для людей, страдающих нервными тиками или болезнью Паркинсона. Исследования с использованием компьютерной томография занимают намного меньше времени, КТ колена длится не более 10 минут.

Подготовка к диагностике

Подготовка к диагностике КТ колена

Как современный и высокоточный метод исследования, КТ коленного сустава не нуждается в специальной подготовке и проводится в амбулаторных условиях.

Независимо от того, будет ли диагностика проводиться с контрастным веществом или нет, неплохо подготовиться, надев удобную одежду, которая позволяет легко обнажать колени. В противном случае может потребоваться снять штаны, легинсы или колготки. Также стоит взять с собой результаты предыдущих визуализационных исследований коленного сустава, и прочие имеющиеся на руках медицинские документы, которые связаны с исследуемой частью тела. Поскольку они могут облегчить интерпретацию результатов и помочь в оценке течения заболевания в рамках текущего обследования.

Методика проведения компьютерной томографии

Компьютерный томограф состоит из стола, ганта (обода) с рентгеновской трубкой и пульта для программирования обследования. Пациента кладут на стол. Вокруг него вращается кольцо, которое послойно фотографирует исследуемую часть тела под разными углами. После прохождения через тело пациента лучи улавливаются детектором и производятся изображения, представляющие отдельные слои сканируемой области.

Обследование на томографе позволяет получить срезы коленного сустава во всех анатомических плоскостях. Его используют как для диагностики, так и для наблюдения за патологическими изменениями.

В дополнение к способности оценивать сложные переломы (тонкие слои, вторичные 2D- и 3D-реконструкции), многорядные системы компьютерной томографии полезны при некоторых исследованиях мягких тканей. Современное программное обеспечение позволяет накладывать изображения с разных уровней поперечного сечения конечности для расчета геометрических углов, например, антеверсии или других, что полезно при планировании ортопедического лечения. В случае исследования очень длинных срезов костей время экспозиции сокращается по мере увеличения количества рядов детекторов камеры.

В компьютерной томографии этих органов используются два разных метода в зависимости от показаний.

В первую группу показаний входят тесты, проводимые без использования контрастных веществ и направленные на оценку структуры кости при таких заболеваниях, как: болезнь Педжета, фиброзная дисплазия, посттравматические поражения или остеоартроз крупных суставов, в случае неоднозначной клинической и рентгенологической картины на рентгенограмме.

Вторая группа показаний, помимо оценки костных структур, включает изменения в мягких тканях вокруг кости, воспалительные и неопластические инфильтраты, распространяющиеся из кости в мягкие ткани или наоборот. Показания включают доброкачественные и злокачественные новообразования костей и суставов, оценку степени неопластических инфильтратов и их связи с костным мозгом и мягкими тканями, а также хроническое и атипичное воспаление костей и суставов. Необходимо введение контрастного вещества (пациенту натощак).

Показания для проведения КТ

Показания КТ колена

Прямые показания для проведения КТ коленного сустава:

  • вывих, растяжение связок, смещение коленного сустава (или его фрагмента), переломы образующих его костей и другие посттравматические изменения;
  • стерильный (иными словами: асептический, т.е. не вызванный микроорганизмами) некроз костей, поражает в основном подростков и часто проявляется неопределенной болью в области колена;
  • врожденные и приобретенные пороки развития коленного сустава, его дегенеративные изменения;
  • болезнь Педжета, хроническое заболевание костей, приводящее к деформации или перелому, а также боли;
  • фиброзная дисплазия костей — редкое пролиферативное заболевание, которое может приводить к длительным болям или переломам, заболевание может долгое время протекать бессимптомно;
  • хроническое воспаление костей;
  • неопластические изменения — в том числе инфильтраты, распространяющиеся из мягких тканей в кости или наоборот, которые могут наблюдаться, особенно после введения контрастного вещества.

Компьютерная томография коленей назначается не только при подозрении на вышеуказанные проблемы, но и для точного определения уже выявленных изменений и оценки их степени или интенсивности. Это обследование неоценимо при планировании ортопедических хирургических вмешательств, к которым можно лучше подготовиться. Оно также дает возможность послеоперационной оценки эффективности выполняемых действий.

Противопоказания

В каждом случае назначения компьютерной томографии лечащий врач очинивает необходимость и все возможные риски связанные с его провидением, сопоставляя их принимает решение о проведении процедуры или замене его на другие виды диагностики.

  • беременность и детский возраст до 14 лет;
  • токсический зоб щитовидной железы;
  • острое внутримозговое кровоизлияние;
  • почечная недостаточность.

Поскольку этот метод диагностики теоретически может повлиять на здоровье его не следует повторять слишком часто, особенно маленьким детям и пожилым людям.

Противопоказания, связанные с введением йодсодержащих контрастных веществ:

  • аллергия на йод;
  • риск развития гипертиреоза;
  • гипертиреоз;
  • сахарный диабет I типа;
  • печеночная недостаточность.

Достоинства и слабые стороны томографии

Начнем с преимуществ компьютерной томографии, их гораздо больше. Компьютерная томография — безболезненное и малоинвазивное обследование. Оно не займет много времени, и вся процедура относительно проста. Благодаря ему возможно распознавать различные заболевания, в том числе рак. Это один из очень эффективных методов в области медицины, а точнее, при описании клинических проблем.

Преимуществ много, но стоит также узнать о недостатках компьютерной томографии. Это малая доза облучения, а такова она благодаря современным томографам, за счет их строения и короткого времени исследования.

Результаты исследования

Изображения, создаваемые томографом, готовые практически сразу, но требуют специального описания. Их интерпретация должна быть сделана врачом, направившим пациента на томографию и которому они могут существенно помочь в правильной диагностике.

Трехмерные изображения, полученные в ходе проведения компьютерной томографии коленного сустава, также анализируются специалистом-радиологом.

Пациент получит после диагностики снимки в распечатанном виде, либо на компьютерном диске или флэш-карте. Описание предоставляется при необходимости.

Записаться на КТ

Записаться на КТ колена можно по указанному номеру телефона или через форму обратной связи, любое удобное для Вас время. В «Открытой клинике» работают высококвалифицированные специалисты, которые проведут диагностику качественно и безопасно для вашего здоровья. Цена на компьютерную томографию колена указана на сайте. Ее также можно уточнить при необходимости по телефону во время записи на процедуру.

Все о КТ коленного сустава

КТ коленного сустава — это рентгенологическое обследование зоны колена с особым фокусом на состояние костных и хрящевых структур. Сделать ее можно в любом диагностическом центре СПб, оборудованном мультиспиральным компьютерным томографом. Срезовая мощность томографа может быть от 4 до 320. Чем выше показатель срезовости аппарата, тем выше цена на МСКТ коленного сустава. Иногда требуется введение контраста, чтобы улучшить визуализацию опухолевых тканей. Контраст также повышает стоимость КТ коленного сустава, однако в СПб можно найти медицинский центр с приемлемой ценой — некоторые клиники делают скидки. Окончательная стоимость будет складываться в зависимости от веса пациента (в учет берется количество вещества, вводимого в вену, которое рассчитывается на каждый килограмм массы тела). Контраст позволяет увидеть мельчайшие детали, на снимке все будет ярко и четко выделяться. Вводят контрастное вещество обычно болюсно в вену.

Быстрая навигация

Показания

Симптомами того, что пациенту нужно сделать компьютерную томографию, могут быть такие выраженные изменения в области коленного сустава, как припухлость (при внутрисуставном выпоте, наличии кист в подколенной области), атрофия четырехглавой мышцы бедра, нестабильность сустава, боль любого характера. Основными показаниями к МСКТ коленного сустава станут:

  • подвывих надколенника при сгибании коленного сустава;
  • размягчение хряща надколенника;
  • остеоартрит, остеоартроз;
  • остеомиелит, остеонекроз;
  • внутрисуставная патология, такая как разрывы менисков и складок;
  • стрессовые переломы и трещины костей;
  • нарушение оси нижней конечности;
  • повреждение сухожилия.

Как проходит компьютерная томография колена?

Томография проводится в специальной комнате, где пациент располагается на столе аппарата. Этот стол въезжает внутрь томографа, и кольцо Гентри делает обороты для обследования и передачи томограмм на монитор врача. Особой подготовки к исследованию не требуется. Допускается наличие металлических имплантов в теле, однако об этом необходимо сообщить специалисту.

МСКТ могут проводить и детям, и взрослым. Однако противопоказаниями к проведению данного вида диагностики являются беременность и возраст ребенка до 5 лет, а также непереносимость йода, содержащегося в контрасте.

По завершении диагностики рентгенолог в течение 40 минут составит заключение и выдаст его в письменном виде пациенту вместе со снимками в пленочном варианте или записанными на электронный носитель. Следующим шагом для больного будет посещение лечащего врача для уточнения диагноза и назначения лечения.

КТ коленного сустава c контрастом

Диагностика переломов, вывихов и других травм обычно производится без использования дополнительных средств – нативной версии компьютерной томографии коленного сустава хватает, чтобы получить всю необходимую информацию. Если же речь идет об обнаружении раковой опухоли или воспаления тканей суставов, для получения оптимального результата понадобится внутривенное введение пациенту контрастных препаратов на базе йода. Исследование с контрастом занимает около 30 минут, тогда как нативная версия МСКТ требует 10-15 минут. Такая разница связана с тем, что для контрастирования пациенту ставят на локтевой сгиб катетер, через который и подается йодсодержащий препарат. После того, как контраст начнет поступать в кровь, нужно будет подождать, чтобы он равномерно распространился по кровеносной системе.

Еще одна особенность КТ колена с контрастированием – необходимость приходить на обследование натощак. При попадании в кровеносную систему йод может вызвать тошноту, поэтому за несколько часов до процедуры лучше не есть.

Противопоказания

От того, будет ли применяться в процессе обследования контраст, зависит и список противопоказаний к обследованию. Стандартная КТ коленного сустава не проводится при беременности, поскольку существует большой риск развития мутаций плода под воздействием даже малоинтенсивного излучения. Детям до 5 лет все виды МСКТ тоже не рекомендованы, ведь детский организм гораздо более чувствителен к негативному воздействию рентгеновских лучей.

Из-за того, что во время обследования на большинстве томографов пациент находится в закрытом пространстве, клаустрофобия является относительным противопоказанием, которое можно обойти, если применять успокоительные препараты.

Исследования колена методом КТ с контрастом можно проводить только после консультации с врачом диагностического центра, поскольку в этом случае список противопоказаний расширяется. Для того, чтобы избежать риска развития анафилактического шока, перед проведением обследования больного необходимо проверить на склонность к аллергии на йод. Также врач клиники может выдать направление на анализы мочи и крови больным с почечной недостаточностью. Они нужны, чтобы оценить способность почек справиться с выводом контрастного вещества. Если функциональность почек нарушена, обследование не проводят, поскольку йод не будет достаточно эффективно выводиться из организма. В таком случаем могут рекомендовать сделать МРТ коленного сустава как альтернативное сканирование.

Автор: Щербена Алина Олеговна

Специализация: Врач МРТ и КТ

Где ведет прием: клиника БГМУ, Медицинский центр «НовоМед»

Список источников:

  1. Атлас рентгеноанатомии и укладок. Ч. 1. Костно-суставная система / под ред. М. В. Ростовцева. Челябинск : Челяб. гос. мед. акад., 2006.
  2. Возможности современной лучевой диагностики остеомиелита. «Достижения современной лучевой диагностики в клинической практике»/ Материалы V региональной конференции, посвященной 120-летию лечебного факультета ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава / Под ред. В.Д. Завадовской, О.Ю. Килиной, М.А. Зоркальцева, Е.И. Федоровой — Томск: ГОУ ВПО СибГМУ, Росздрава, 2008.
  3. Заболевания тазобедренного сустава у детей: диагностика и хирургическое лечение / И. Ф. Ахтямов, А. А. Абакаров, А. В. Белецкий, А. Б. Богосьян, О. А. Соколовский. — Казань: Центр опратив. печати, 2008.
  4. Звездкина, Е.А. Магнитно-резонансная томография голеностопного сустава и стопы / Е.А. Звездкина, В.Н. Лесняк, А.Ю. Силин // Клиническая практика.-№1.-2012.
  5. Марова Е.И. Достижения в диагностике и лечении болезни Иценко-кушинга / В кн. Нейроэндокринология. Клинические очерки. // Под ред. Е.И.Маровой. Ярославль: Диа-пресс, 1999.- С.81-144.
  6. Воронович И.Р. Повреждения коленного сустава. // Минск, Беларусь, 1971
  7. Рейнберг С.А. Рентгендиагностика заболеваний костей и суставов. М., 1964.
  8. Руководство по травматологии и ортопедии. / Под ред. Ю.Г. Шапошникова. М., 1997.

Последние статьи о диагностике

Что показывает МРТ коленного сустава

МРТ коленного сустава (МРТ колена) считается одним из самых надежных медицинских исследований, позволяющих оперативно выявить большинство проблем с коленными структурами. Коленный сустав часто

Что показывает МРТ шейного отдела позвоночника

Сегодня многие неврологи клиник СПб при болевых синдромах в шее рекомендуют своим пациентам сделать МРТ шейного отдела позвоночника. Этот вид томографии прекрасно себя зарекомендовал и считается одним из наиболее информативных способов диагностики дегенеративно-дистрофических

Принципы работы МРТ, УЗИ, КТ, рентгена и ПЭТ

В современной медицине благодаря достижениям технологий есть большой спектр диагностической аппаратуры, которая помогает врачам в раннем выявлении заболеваний и патологических нарушений. В это статье мы поговорим о принципах работы МРТ, УЗИ, КТ,

МРТ или КТ коленного сустава

МРТ или КТ коленного сустава — это два высокоэффективных метода диагностики организма человека, а вот какой из них и в чем лучше, давайте попробуем разобраться. В зону колена входят ткани разного характера: костные ткани — бедренная кость, малая и большая берцовая кость, хрящи суставной поверхности, мениски; мягкие ткани — связки, мышцы сухожилия, сосудисто-нервные пучки, жировое тело. Из-за физики получения изображения кость лучше всего визуализируется на

Компьютерная томография (КТ) коленного сустава в клинике СПБ

Аналогичное МРТ исследование МРТ коленного сустава

Коленный сустав является одним из самых сложных в человеческом организме. Если присутствуют даже малейшие нарушения в работе этого сустава, то у человека снижается двигательная активность, появляется ощущение дискомфорта, движения ограничены, и если вовремя не начать лечение, то дальнейшее развитие заболевания может привести к инвалидности. Чтобы оценить состояние коленного сустава и диагностировать заболевания данной области проводят исследования мягких тканей, синовиальной оболочки, суставной сумки, полости и поверхности кости, определяя при этом основные параметры, такие как: наличие отеков, выпота, краевых остеофитов и др. Основными показаниями для проведения КТ коленного сустава являются:

  • переломы и вывихи
  • костные патологии
  • опухоли и метастазы
  • остеоартрит
  • аваскулярный некроз
  • остеомиелит
  • патология мениска
  • синовиальные патологии
  • выпот в суставе
  • боли различного характера
  • планирование операций
  • аномалии развития

В настоящее время компьютерная томография коленного сустава дает возможность выявлять даже незначительные патологии данной области, такие как минимальные нарушения конгруэнтности поверхностей сустава. Именно поэтому чаще всего компьютерную томографию применяют в тех случаях, когда другими методами выявить патологию не удается, так как она позволяет выявить причины симптомов неясного генеза.

Поскольку при проведении компьютерной томографии используется рентгеновское излучение, то для ее проведения существуют некоторые противопоказания. Компьютерную томографию нельзя проводить при беременности. В тех случаях, когда другие методы исследования малоинформативны и КТ все же требуется провести, чтобы спасти жизнь пациента, то на область живота кладут свинцовый фартук, чтобы максимально обезопасить плод от действия излучения. Также компьютерную томографию нельзя выполнять в тех случаях, когда масса тела пациента превышает допустимую величину. Максимальный вес пациента может составлять 200 килограмм, для некоторых видов томографов – 150 килограмм. Дополнительные ограничения существуют для компьютерной томографии с контрастированием. КТ с контрастом нельзя проводить пациентам с непереносимостью препаратов йода, людям с почечной недостаточностью и женщинам в период грудного вскармливания. Если же исследование было проведено, то необходимо на 48 часов прекратить грудное вскармливание, т.к. контраст проникает в грудное молоко.

Современные компьютерные томографы при проведении сканирования выдают минимальную дозу излучения, но несмотря на то, что риски возникновения осложнений и развития заболеваний после проведенной процедуры малы, число исследований пациенту методом компьютерной томографии строго контролируется с целью того чтобы знать точное количество полученного пациентом облучения.

КТ коленного сустава в Москве, сделать КТ коленного сустава по выгодной цене

Бесплатная консультация или второе мнение врача-хирурга перед операцией в Клиническом госпитале на Яузе! подробнее

ВАЖНО!

Информацию из данного раздела нельзя использовать для самодиагностики и самолечения. В случае боли или иного обострения заболевания диагностические исследования должен назначить только лечащий врач. Для постановки диагноза и правильного назначения лечения следует обращаться к Вашему лечащему врачу.

Описание процедуры

  • время выполнения процедуры составляет до 20 минут
  • возможно проведение КТ с использованием контрастного вещества, что повышает информативность исследования
  • в Клиническом госпитале на Яузе КТ проводится на спиральном компьютерном томографе Philips Ingenuity Elite, который позволяет снизить лучевую нагрузку на организм, а в случае проведения КТ с использованием контраста — уменьшить объем вводимого контрастного вещества
  • после завершения процедуры врач проводит расшифровку данных, изображения записываются на диск или флеш-карту

Суставы ног в организме несут наибольшую нагрузку: за счет прямохождения именно на них приходится давление всего веса тела. К сожалению, это нередко приводит к травмированию тазобедренного, коленного и голеностопного суставов. На КТ хорошо видны травмы суставов, воспалительные заболевания, опухоли. Можно определить состояние хрящей сустава, связок, суставных поверхностей костей. Часто делают КТ обоих суставов, чтобы сравнить два изображения.

Показания к проведению КТ суставов ног

Показаниями к проведению КТ суставов ног являются следующие жалобы пациентов или предположения врачей:

  • травмы
  • болезненность в области сустава
  • ограничение подвижности
  • остеоартроз, артрит, некроз кости и другие заболевания
  • скопление жидкости в полости сустава
  • повреждение мягких тканей сустава
  • ущемление нервов
  • инородные тела в области сустава
  • опухоль или подозрение на нее
  • подготовка к операции и наблюдение за процессом восстановления после лечения и другие

Противопоказания

Основное противопоказание к проведению компьютерной томографии — беременность.

Если исследование проводится с контрастом, необходимо убедиться, что у пациента нет аллергии на йодсодержащее контрастное вещество. При почечной или печеночной недостаточности перед исследованием необходимо проконсультироваться с врачом.

 

Цена

Цены на услуги Вы можете посмотреть в прайсе или уточнить по телефону, указанному на сайте.

 

Внимание! Цены на сайте могут отличаться.
Пожалуйста, уточняйте актуальную стоимость у администраторов по телефону.

КТ коленного сустава, цена 3500 рублей в Москве — «МРТ24»

Компьютерная томография коленного сустава – это метод сканирования данной анатомической области с помощью пучка рентгеновских лучей с получением изображений сустава и окружающих тканей в виде послойных срезов.

Что показывает КТ колена

  • Структуру и целостность костей и окружающих их тканей
  • Повреждение костей (трещины, переломы, осколки)
  • Вывихи
  • Повреждения связок и суставной капсулы
  • Жидкость внутри суставной полости, наличие инородных тел
  • Ширину суставной щели
  • Аномалии развития данной области
  • Состояние костных поверхностей и хрящей (выросты, воспалительные и дегенеративные изменения)
  • Опухоли, кисты, разрежение костного вещества

Когда может быть необходима компьютерная томография

  • При травме колена: подозрении на переломы, вывихи, повреждения связочного аппарата
  • Наличие старой травмы в анамнезе и жалобы на проблемы с подвижностью сустава
  • Для выявления крови и выпота в полости сустава
  • При подозрении на опухоль или кисту
  • Воспалительные заболевания (артриты, бурситы, остеомиелит)
  • Дегенеративные заболевания сустава (артроз)
  • Планирование хирургического лечения и контроль состояния сустава в динамике после проведённой операции.
  • Подозрение на аномалии развития костей и смежных с ними тканей

Симптомы, при которых может понадобиться КТ колена

  • Боль в колене (в покое, при движении, при ощупывании, резкая или периодическая)
  • Отёк, покраснение кожи вокруг, припухлость
  • Ограничение объёма движений, «щелчки» или «заклинивание»
  • Деформация сустава (утолщение, изменение формы по сравнению с другой ногой)
  • Появление объёмных прощупываемых образований

При диагностике и дифференциальной диагностике новообразований  может понадобиться применение контрастного вещества для более чёткого выявления особенностей кровотока и границ опухоли. КТ является быстрым и информативным методом диагностики заболеваний колена. Метод помогает быстро установить наличие изменений в костях, хрящах и связочном аппарате и выбрать верную тактику дальнейшего лечения.

КТ коленного сустава — сделать компьютерную томографию коленного сустава в Москве: адреса, цены | Центр Дикуля

Компьютерная томография (КТ) коленного сустава — это диагностическая процедура, при которой проводится визуализация внутренних структур с помощью послойных срезов, получаемых с использованием рентгеновского излучения. КТ предоставляет гораздо больше информации о коленном суставе, чем рентгенография или УЗИ и позволяет поставить более точный диагноз.

Как проводится процедура?

Пациент во время КТ сканирования лежит на узком столе внутри сканера и при проведении исследования рентгеновский излучатель двигается вокруг пациента.

Компьютер обрабатывает полученные с помощью рентгеновского луча срезы тканей и трансформирует их в изображения, которые можно просмотреть на мониторе или распечатать на пленке. Также возможно проведение 3D реконструкции изображений структур коленного сустава.

Пациент во время сканирования коленного сустава должен находиться в неподвижном состоянии, что позволит избежать появление артефактов на изображениях.

КТ сканирование коленного сустав занимает не более 20 минут.

Как подготовиться к процедуре?

Некоторые КТ исследования требуют использования контрастного вещества, и оно вводится до сканирования. Контрастный материал позволяет лучше детализировать структуры зоны исследования

  • Контрастный материал может быть введен внутривенно. И если планируется введение контраста, пациенту рекомендуют избегать приема еды и жидкостей за 4-6 часов до исследования.
  • Необходимо сообщите своему врачу о факте наличия реакции на контраст в прошлом.
  • При наличии у пациента диабета и приеме метформина применение контраста может быть рискованным, так как может привести к лактоацидозу.
  • Слишком большой вес может привести к повреждению рабочих частей сканера. Если пациент весит более 130 кг, то необходимо выяснить, какой вес является критичным для конкретного КТ сканера.
  • Пациенту рекомендуется снять украшения и надеть больничный халат во время КТ.

Как человек себя чувствует во время КТ?

Некоторым пациент бывает некомфортно лежать на твердом столе сканера.

Контраст, введенный внутривенно, может вызвать:

  • Небольшое жжение в области инъекции
  • Металлический привкус во рту
  • Ощущение тепла в теле

Эти ощущения нормальны и исчезают в течение нескольких секунд.

Показания

КТ сканирование может быстро создать детальные изображение структур коленного сустава, гораздо качественней, чем рентгенография. КТ может быть использована для диагностики:

  • Абсцесса или инфекции
  • Переломов, с изучением характера перелома
  • Повреждения внутренних структур сустава
  • Причин боли или другой симптоматики в коленном суставе (обычно, в тех случаях, когда проведение МРТ невозможно)
  • Объемные образования и опухоли сустава, включая рак
  • Нарушение консолидации костной ткани
  • КТ также может быть использована для более точного выполнения биопсии

Риски КТ

  • Действие на организм радиации
  • Аллергия на контрастное вещество
  • Врожденные аномалии плода, если КТ проводилось во время беременности

КТ исследование дает большую лучевую нагрузку, чем рентгенография. Многократные рентгеновские или КТ-обследования со временем могут увеличить риск развития рака. Тем не менее, риск сканирования достаточно небольшой. Целесообразность исследования необходимо сопоставить с риском.

  • Наиболее распространенный тип контраста содержит йод. При наличии у пациента аллергии на йод может появиться тошнота, рвота, чихание, зуд кожи.
  • При наличии показаний для введения контраста и аллергической реакции на йод может потребоваться прием антигистаминных препаратов или стероидов перед исследованием.
  • Йод из выводится из организма почками и после исследования контрастом рекомендуется прием большего количества для ускорения выведения йода из организма
  • Очень редко контраст на основе йода может вызвать анафилактический шок, который требует экстренной медицинской помощи.

МСКТ коленного сустава — сделать мультиспиральную компьютерную томографию коленных суставов в Москве: адреса, цены | Центр Дикуля

МСКТ (мультиспиральная  компьютерная томография) имеет большое значение для диагностики различных заболеваний коленного сустава. Учитывая возможности трехмерной реконструкции изображений, компьютерная томография не уступает особо МРТ исследованию, особенно, когда речь идет о необходимости визуализации костных тканей при травмах.  Кроме того, МСКТ исследование проводится достаточно быстро и, поэтому, имеет преимущество перед МРТ. Компьютерная томография коленного сустава позволяет качественно визуализировать структуры коленного сустава, как костные, так мягкотканые (хрящи, связки, мышцы). МСКТ очень информативно при диагностике сложных переломов, при необходимости планирования реконструктивных операций на костных тканях. Компьютерная томография коленного сустава позволяет диагностировать онкологические заболевания костной ткани или мягких тканей,  инфекционные поражения, а также проводить  контроль при проведении малоинвазивных процедур (например, биопсии).

Компьютерная томография коленного сустава позволяет

  • Определить костную  структуру дистального отдела бедренной кости, проксимального отдела большеберцовой кости  и коленной чашечки.
  • Получить информацию о структуре мягких тканей коленного сустава.
  • Получить информацию о целостности костных и других структур при травме.
  • Идентифицировать различные переломы колена и коленной чашечки
  • Диагностировать такие заболевания киста Бейкера, болезнь Осгуд — Шлаттера
  • Оценить анатомические особенности сустава при необходимости выполнения оперативного лечения.
  • Оценить результаты оперативного лечения (в том числе и эндопротезирования).

Основные показания для проведения компьютерной томографии коленного сустава (МСКТ):

  • Аномалии развития костной системы
  • Травмы коленного сустава
  • Дегенеративные заболевания коленного сустава (остеоартроз)
  • Опухоли костей или мягких тканей, как доброкачественные, так и злокачественные
  • Воспалительные (артрит) или инфекционные поражения коленного сустава (остеомиелит)
  • Диагностика причин болей в суставе

Преимущества и риски

Процедура МСКТ коленного сустава не требует особой подготовки. Необходимо только снять с себя металлические предметы, так как они могут приводить к появлению артефактов изображения.

МСКТ коленного сустава практически  не имеет противопоказаний, за исключением наличия беременности и повторных предыдущих рентгенологических исследований. Большим преимуществом перед МРТ является отсутствие противопоказаний для проведений исследовании при наличии металла в теле или имплантированных электронных устройств. Кроме того, скорость МСКТ исследования очень актуальна при острых травмах, так как позволяет быстро поставить диагноз и назначить адекватное лечение. Также МСКТ предпочтительнее МРТ, при необходимости выполнения реконструктивных операций.  В некоторых случаях, когда необходима более детальная визуализация некоторых структур коленного сустава (связки, сухожилия) необходимо  проведение МРТ исследования. 

КТ при повреждении связок колена

КТ-сканирование

дает более подробные изображения, чем обычные рентгеновские снимки, показывая подробные изображения любой части тела, включая кости, мышцы, жир и органы. КТ внутренних органов, костей, мягких тканей и кровеносных сосудов обеспечивает большую четкость и раскрывает больше деталей, чем обычные рентгенологические исследования. Компьютерная томография также сводит к минимуму воздействие радиации. Краситель можно ввести в вену или проглотить, чтобы органы или ткани были видны более четко.

В стандартных рентгеновских лучах луч энергии направляется на изучаемую часть тела.Пластина за частью тела улавливает изменения энергетического луча после его прохождения через кожу, кости, мышцы и другие ткани. В то время как много информации можно получить с помощью стандартного рентгеновского снимка, многие подробности о внутренних органах и других структурах недоступны.

В компьютерной томографии рентгеновский луч движется по окружности вокруг тела. Это позволяет получить много разных изображений одного и того же органа или структуры. Рентгеновская информация отправляется на компьютер, который интерпретирует рентгеновские данные и отображает их в двухмерном (2D) виде на мониторе.

Используя специальное оборудование и опыт для создания и интерпретации компьютерных томограмм тела, радиологи могут легче диагностировать такие проблемы, как рак, сердечно-сосудистые заболевания, инфекционные заболевания, травмы и заболевания опорно-двигательного аппарата.

КТ грудной клетки

может предоставить более подробную информацию об органах и структурах внутри грудной клетки, чем стандартная рентгенограмма грудной клетки, тем самым предоставляя больше информации, связанной с травмами и/или заболеваниями органов грудной клетки (грудной клетки).

КТ органов грудной клетки можно также использовать для визуализации положения игл во время биопсии органов грудной клетки или опухолей или во время аспирации (отбора) жидкости из грудной клетки. Это полезно при наблюдении за опухолями и другими состояниями грудной клетки до и после лечения.

КТ можно делать с контрастом или без него. Контраст относится к веществу, принимаемому внутрь или вводимому внутривенно (IV), которое позволяет более четко видеть конкретный исследуемый орган или ткань.Контрастные исследования могут потребовать от вас голодания в течение определенного периода времени перед процедурой. Ваш лечащий врач сообщит вам об этом перед процедурой.

Соглашение об уходе:

Вы имеете право помочь спланировать свое лечение. Чтобы помочь с этим планом, вы должны узнать о состоянии своего здоровья и способах его лечения. Затем вы можете обсудить варианты лечения с вашими опекунами. Поработайте с ними, чтобы решить, какое лечение может быть использовано для вашего лечения. Вы всегда имеете право отказаться от лечения.

Связанные процедуры

Другие родственные процедуры, которые могут быть использованы для оценки сердца, включают:

КТ при проблемах с коленом и травмах

КТ-сканирование

дает более подробные изображения, чем обычные рентгеновские снимки, показывая подробные изображения любой части тела, включая кости, мышцы, жир и органы. КТ внутренних органов, костей, мягких тканей и кровеносных сосудов обеспечивает большую четкость и раскрывает больше деталей, чем обычные рентгенологические исследования. Компьютерная томография также сводит к минимуму воздействие радиации.Краситель можно ввести в вену или проглотить, чтобы органы или ткани были видны более четко.

В стандартных рентгеновских лучах луч энергии направляется на изучаемую часть тела. Пластина за частью тела улавливает изменения энергетического луча после его прохождения через кожу, кости, мышцы и другие ткани. В то время как много информации можно получить с помощью стандартного рентгеновского снимка, многие подробности о внутренних органах и других структурах недоступны.

В компьютерной томографии рентгеновский луч движется по окружности вокруг тела.Это позволяет получить много разных изображений одного и того же органа или структуры. Рентгеновская информация отправляется на компьютер, который интерпретирует рентгеновские данные и отображает их в двухмерном (2D) виде на мониторе.

Используя специальное оборудование и опыт для создания и интерпретации компьютерных томограмм тела, радиологи могут легче диагностировать такие проблемы, как рак, сердечно-сосудистые заболевания, инфекционные заболевания, травмы и заболевания опорно-двигательного аппарата.

КТ грудной клетки

может предоставить более подробную информацию об органах и структурах внутри грудной клетки, чем стандартная рентгенограмма грудной клетки, тем самым предоставляя больше информации, связанной с травмами и/или заболеваниями органов грудной клетки (грудной клетки).

КТ органов грудной клетки можно также использовать для визуализации положения игл во время биопсии органов грудной клетки или опухолей или во время аспирации (отбора) жидкости из грудной клетки. Это полезно при наблюдении за опухолями и другими состояниями грудной клетки до и после лечения.

КТ можно делать с контрастом или без него. Контраст относится к веществу, принимаемому внутрь или вводимому внутривенно (IV), которое позволяет более четко видеть конкретный исследуемый орган или ткань.Контрастные исследования могут потребовать от вас голодания в течение определенного периода времени перед процедурой. Ваш лечащий врач сообщит вам об этом перед процедурой.

Соглашение об уходе:

Вы имеете право помочь спланировать свое лечение. Чтобы помочь с этим планом, вы должны узнать о состоянии своего здоровья и способах его лечения. Затем вы можете обсудить варианты лечения с вашими опекунами. Поработайте с ними, чтобы решить, какое лечение может быть использовано для вашего лечения. Вы всегда имеете право отказаться от лечения.

Связанные процедуры

Другие родственные процедуры, которые могут быть использованы для оценки сердца, включают:

Компьютерная томография коленного сустава: показания и значение -0-323-71310-8.00004-9Получить права и содержание

Abstract

Компьютерная томография (КТ) была вытеснена магнитно-резонансной томографией (МРТ) в большинстве случаев при визуализации коленного сустава; тем не менее, КТ по-прежнему используется, хотя и в немного более эксклюзивном формате.Тем не менее, КТ по-прежнему широко используется в некоторых центрах и дает некоторые преимущества перед МРТ в диагностике различных заболеваний и помощи в принятии решений. Разработка спиральных сканеров с многорядными детекторами привела к сокращению времени сканирования, улучшению качества изображения и уменьшению артефактов движения. Современные компьютерные томографы используют перекрывающиеся реконструкции, чтобы уменьшить металлические артефакты и улучшить визуализацию сустава и прилегающих тканей. Достижения в области программного обеспечения для визуализации позволили использовать КТ для получения высококачественных трехмерных (3D) изображений, печати трехмерных моделей костей и разработки инструментов для конкретных пациентов.В результате КТ остается важным методом визуализации для использования клиницистами, обеспечивая быстрые и точные изображения коленного сустава при оценке деформации кости при сложных переломах, врожденных аномалиях или дисплазии, неправильном сращении и несращении перелома, картировании туннеля связок при послеоперационной оценке, ревизионной хирургии. и полисвязочных травмах, а также для оценки поражения пателлофеморального сустава. Когда МРТ противопоказана, КТ или КТ-артрография также обычно используется для оценки дефектов хряща и патологических состояний мениска.

Ключевые слова

3D КТ реконструкция

3D визуализация

сегментация кости

компьютерная томография

Рекомендуемые статьиСсылки на статьи (0)

Copyright © 2022 Elsevier Inc. Все права защищены. | Дж. Биомех Инж.

Остеоартрит (ОА) — распространенное заболевание суставов; распространенность ОА коленного сустава оценивается в 3,8% населения мира [1], отягощая жизнь более 260 миллионов человек. Это болезненное и иммобилизирующее заболевание суставов может быть инициировано и усугублено аномальной нагрузкой на сустав, то есть высокими ударными нагрузками [2] или повторяющимися нагрузками на суставы, возникающими во время повседневной физической активности, такой как ходьба или бег [3,4]. К сожалению, рутинная диагностика ОА в основном сосредоточена на оценке симптомов или анатомических особенностей, таких как хроническая боль или уменьшение ширины суставной щели, которые более характерны для более поздних стадий заболевания.Поэтому, если мы хотим предотвратить прогрессирование заболевания или предсказать его начало, было бы полезно иметь более сложные методы визуализации и диагностики.

Биомеханическое моделирование может быть использовано для оценки механики суставов в физиологически значимых условиях нагрузки [5,6], предоставляя диагностически ценную информацию о функции сустава с точки зрения напряжения и деформации тканей.Вычислительные модели конечных элементов (КЭ) позволяют моделировать деформации коллагеновых фибрилл и оценивать прогрессирование повреждения; эти модели также использовались для оценки гибели клеток и изменений в структуре ткани вокруг поражений хряща, а также для прогнозирования прогрессирования ОА [7–15]. Методы биомеханического анализа также актуальны для исследования других нормальных и измененных состояний в коленном суставе, а не только для изучения повреждения хряща и ОА [16,17].

Основным препятствием для клинического применения методов моделирования и количественного анализа тканей коленного сустава является то, что они требуют информации о геометрии суставов, специфичной для субъекта.В большинстве случаев геометрия коленного сустава для компьютерного моделирования получается путем ручной сегментации суставных структур [18], что является очень трудоемкой задачей для каждого отдельного субъекта. Сложные методы, такие как статистическое моделирование формы и нейронные сети, использовались при разработке методов автоматической сегментации [19–23]. Эти методы доказали свое превосходство над менее сложными методами, например, основанными на простой пороговой обработке. Несколько автоматических и полуавтоматических методов сегментации были введены для сегментации соединительной ткани коленного сустава по изображениям магнитного резонанса и компьютерной томографии (КТ) [20,22-25].Однако осуществимость этих методов обычно не проверялась в вычислительном моделировании, возможно, из-за кропотливой работы, необходимой для перевода сгенерированных сегментаций в вычислительно достаточные и совместимые формы.

Ранее был разработан полуавтоматический метод сегментации КТ-изображений с контрастным усилением [25]. При КТ с контрастным усилением контрастное вещество вводится в суставную щель, что позволяет визуализировать суставной хрящ [26,27].Предыдущий метод был разработан для сегментации здорового и дегенерированного хряща на КТ-изображениях коленных суставов с контрастным усилением. Метод основан на определении кортикальной кости и последующей автоматической сегментации суставного хряща. Было показано, что полуавтоматическая сегментация суставного хряща воспроизводима и точна по сравнению с ручной сегментацией. Однако применимость этого метода для получения полезной геометрии для компьютерного КЭ-моделирования коленного сустава еще не оценивалась.Это было бы важно, поскольку автоматическая сегментация суставных тканей из клинических изображений и КЭ-моделирование биомеханики суставов в идеале позволили бы провести клиническую диагностику функции сустава для прогнозирования начала и прогрессирования ОА.

Это исследование направлено на изучение пригодности недавно разработанного метода полуавтоматической сегментации для КТ-изображений с контрастным усилением [25] для биомеханического КЭ-моделирования функции коленного сустава.Для сравнения использовались сегментации, созданные вручную. Прогнозы модели FE сравнивались между моделями, созданными с помощью ручных и полуавтоматических методов сегментации во время физиологически значимой нагрузки. Мы предполагаем, что модели КЭ, созданные на основе метода полуавтоматической сегментации, будут давать такие же значения для напряжений и деформаций хряща, что и модели КЭ, созданные на основе ручной сегментации.

В этом исследовании использовались как ручная, так и полуавтоматическая сегментация бедренного и большеберцового хрящей.Сегментация была основана на данных КТ с контрастным усилением (105 мМ, Hexabrix™ 320, Гербе, Руасси, Франция; разбавленный до 0,9% солевого раствора для внутрисуставной инъекции) у семи пациентов (возраст = 57,7 ± 5,1 года, ИМТ = 27,9). ±4,9 кг/м 2 ) с постоянной болью в колене и артроскопически подтвержденной дегенерацией хряща. Колени имели поражения, оцененные Международным обществом восстановления хряща (ICRS) (классы 1–3), которые оценивал опытный хирург-ортопед. Субъекты предоставили письменное информированное согласие, а протокол исследования был одобрен Этическим комитетом Больничного округа Северной Остроботнии (Решение №33/2010). Более того, исследование придерживалось Хельсинкской декларации.

Проксимальный отдел большеберцовой кости и дистальный отдел бедренной кости были сегментированы по КТ-изображениям путем редкого рисования осевых контуров с помощью Stradwin (v5.2, инженерный факультет, Кембриджский университет, Великобритания). Из этих контуров были созданы 3D-поверхности. Затем определяли толщину кортикальной кости, периостальную и эндокортикальную поверхности, т. е. наружную и внутреннюю кортикальные поверхности.Метод оптимизации использует деконволюцию профилей интенсивности перпендикулярно поверхности коры. Алгоритм захватывает как периостальную, так и эндокортикальную поверхности одновременно. Это было сделано потому, что требуется оптимизация толщины кортикального слоя при точном получении границы кости-хряща [28]. Области, где хрящ покрывает костные эпифизы, определяли путем регистрации шаблонов поверхности кости, которые включали информацию о костно-хрящевой области, на сгенерированных надкостничных поверхностях бедренной и большеберцовой костей (Matlab, R2015a, MathWorks, Inc., Натик, Массачусетс). Сначала поверхности регистрировались жестко, а затем шаблоны регистрировались аффинно к поверхностям надкостницы. Затем сегментировали суставные хрящи. Профили интенсивности были захвачены вдоль нормалей к поверхности для каждой точки вершины на границе кости и хряща, чтобы определить поверхность суставного хряща. Благодаря контрастному усилению суставная щель имела высокую интенсивность, тогда как хрящевая ткань имела низкую интенсивность; эти локальные минимумы и максимумы использовались для определения поверхности хряща.Подробное объяснение метода полуавтоматической сегментации было представлено в предыдущем исследовании [25].

Поскольку ручная сегментация считается золотым стандартом [18, 21, 29], наши модели сравнивались с моделями, созданными с помощью ручной сегментации. Хрящи сегментировали вручную с использованием Seg3D (v2.3, Университет Юты, Юта). Наконец, все стереолитографические (STL) поверхности были преобразованы в твердый стандартный текстовый формат ACIS в Matlab, и эти геометрии были объединены в сетки в Abaqus (v6.14, Dassault Systèmes, Провиденс, Род-Айленд).

Обработка поверхностной сетки различалась при полуавтоматическом и ручном подходах, поэтому эффект обработки поверхностной сетки также был изучен. Поверхностные сетки (STL) полуавтоматической сегментации были созданы непосредственно из сегментаций в Matlab [25]. Кроме того, поверхности полуавтоматической сегментации подвергались постобработке аналогично ручным сегментациям с использованием имитаторов с настраиваемыми параметрами (гладкость: 0.6, уменьшение треугольника: 0,1). Чтобы проанализировать влияние этой специфической постобработки, результаты КЭ-моделей, созданных на основе этих «модифицированных полуавтоматических» сегментаций, сравнивали с результатами, полученными на основе ручной и полуавтоматической сегментации.

Для получения достаточного контактного взаимодействия бедренный хрящ был определен как поверхность, а большеберцовый хрящ — как набор узлов.Метод дискретизации между ведущей и ведомой поверхностями определялся как контакт «поверхность-поверхность» с конечным скольжением; давление-перекрытие оценивалось как тяжелое. Кроме того, тангенциальные движения были определены как свободные от трения. Предполагалось, что поток жидкости будет незначительным из-за применения высокоскоростной динамической нагрузки [30], и, следовательно, свободный поток жидкости через поверхности хряща не допускается. Поверхность межберцовой кости и хряща фиксировали во всех направлениях. Интерфейс бедренная кость-хрящ был соединен с контрольной точкой, которая была установлена ​​в середине-центре между медиальным и латеральным надмыщелками бедренной кости, как и в предыдущем исследовании [7].

Вместо применения простой осевой нагрузки в моделях применялась упрощенная нагрузка при ходьбе, чтобы обеспечить более обширную оценку геометрических различий между подходами к сегментации. Как и в более ранних исследованиях [7,31], движение в суставах и нагрузка выполнялись в течение 0,8 с, что покрывало одну упрощенную фазу опоры. Движение, определенное в литературе [32,33], контролировалось с помощью зависящих от времени граничных условий.Силу масштабировали для соответствия весу каждого субъекта, устанавливая максимальную силу более чем в 2 раза превышающую массу тела. Угол сгибания соответствовал упрощенной походке, полученной в предыдущих исследованиях (рис. 1(c)) [7,31]. Так же, как и в этих исследованиях, свободное варусно-вальгусное выравнивание позволяло поддерживать достаточный тибиофеморальный контакт, то есть постоянный контакт в медиальном и латеральном отделах во время введенной нагрузки. Фиксировались дальнейшие движения: передне-задние и медиально-латеральные трансляции из-за их индивидуальной вариации, а также внутренние-внешние вращения из-за их несистематического поведения между субъектами [34,35].Это разумное предположение, поскольку целью данного исследования было сравнение моделей, созданных с помощью двух разных методов сегментации.

Рис. 1

Рабочий процесс исследования: ( a ) Хрящи были сегментированы с использованием как полуавтоматического [25] и ручного методов, ( b ) свойства материала, армированного фибриллами, поровязкоупругого (FRPVE) были реализованы в геометрии суставного хряща, ( c ) моделирование КЭ проводилось с применением физиологически релевантной нагрузки из литературы [32,33].Результаты вычислений, такие как максимальные основные напряжения и деформации, сравнивались между методами. Кроме того, поверхности полуавтоматической сегментации подвергались постобработке так же, как и при ручной сегментации. Чтобы проанализировать влияние постобработки, модели, созданные на основе «модифицированной полуавтоматической» сегментации, также сравнивали с моделями, созданными на основе ручной и полуавтоматической сегментации.

Рис. 1

Рабочий процесс исследования: ( a ) Хрящи были сегментированы с использованием как полуавтоматического [25] и ручного методов, ( b ) реализованы свойства армированного фибриллами поровискоэластичного (FRPVE) материала в геометрии суставного хряща ( c ) моделирование КЭ проводилось с применением физиологически релевантной нагрузки из литературы [32,33].Результаты вычислений, такие как максимальные основные напряжения и деформации, сравнивались между методами. Кроме того, поверхности полуавтоматической сегментации подвергались постобработке так же, как и при ручной сегментации. Чтобы проанализировать влияние постобработки, модели, созданные на основе «модифицированной полуавтоматической» сегментации, также сравнивали с моделями, созданными на основе ручной и полуавтоматической сегментации.

Для суставного хряща была применена ранее утвержденная модель армированного фибриллами поровязкоэластичного материала (FRPVE), которая способна фиксировать нелинейность растяжения-сжатия [36,37].Полное напряжение ( σ t ) материала включает напряжение нефибриллярной матрицы ( σ nf ), напряжение сети фибрилл ( σ f ) и давление жидкости (2 p 2 p )

, где I — единичный тензор. Выбранные параметры материала (таблица 1) основаны на более раннем экспериментальном исследовании [30]. Нефибриллярная матрица была смоделирована модулем нефибриллярной матрицы ( E m ) и коэффициентом Пуассона ( ν m ) с использованием неогуковской гиперупругой модели, тогда как фибриллярная сеть (17 фибрилл в каждой точке интегрирования ) моделировали вязкоупругие первичные и вторичные фибриллы с начальным модулем сети фибрилл ( E 0 ), зависящим от деформации модулем сети фибрилл ( E ε ) и коэффициентом вязкоупругого демпфирования ( η ).Эффект поддержки жидкости во время динамической нагрузки рассматривался по закону Дарси с использованием постоянной проницаемости ( k ) (более подробную информацию см. в дополнительных материалах к цифровой коллекции ASME).

Таблица 1

Значения реализованного материала Параметры для фибрилла-армированной порвискообразной (FRPVE) Модель

(MPA S)

9
Параметры материала FRPVE [30] Fishoral Cartilagy Tibial Cartilagy
E м МПа) 0.215 0,106
ν м 0,15 0,15
Е 0 (МПа) 0,92 0,18
Е ε ( MPA) 150 23.06 23.06
η (MPA S) 1062 1062
K (10 -15 M 4 N -1 S — 1 ) 6 18
a n f 0.8-0.15 H Z Z 0.8-0.15 H Z
Fishoral Cartilagy Tibial Cartilagy E M M (MPA) 0.215 0.106 ν M 9012 0.15 0.15 E 0 (MPA) 0.92 0,18 Е ε (МПа) 150 23,06 η (МПа с) 1062 1062 к (10 -15 M 4 N -1 S -1 S -1 ) 6 18 A N F
0.8-0.15 H Z 0,8–0,15 ч г

Основываясь на предыдущих исследованиях [36-39], первичные фибриллы коллагена (четыре фибриллы в каждой точке интеграции) были ориентированы в определенной ориентации расщепленных линий, тогда как вторичные фибриллы (13 фибрилл в каждой точке интеграции) были ориентированы случайным образом.Ориентации вторичных фибрилл были закодированы непосредственно в пользовательской модели материала (UMAT), подпрограмме моделирования в abaqus, тогда как первичные ориентации фибрилл были сначала рассчитаны в глобальной системе координат отдельно для каждой точки интегрирования в каждом элементе с использованием пользовательской программы Matlab. script и сохраняется в отдельный файл. При решении моделей в abaqus первичные ориентации фибрилл считывались подпрограммой UMAT. Определение реализации фибрилл не отличается при использовании шестигранных или тетраэдрических сеток [15,40].Поскольку реализация одинаковых зависящих от глубины свойств материала хряща для каждой модели потребовала бы идентичных сеток тетраэдрических элементов, чего не было во всех сравниваемых моделях, зависимость ориентации коллагеновых фибрилл от глубины не учитывалась. Мы хотели убедиться, что различия между моделями будут вызваны только геометрией, а не реализацией ориентации фибрилл. Таким образом, коллагеновые фибриллы были ориентированы параллельно поверхности по всей глубине хряща.

Моделирование модели

выполнялось неявным образом с помощью абака/стандартного решателя с использованием анализа консолидации, включая три последовательных шага [31]. Первый этап включал только аксиальное перемещение бедренной кости для обеспечения начального контакта между бедренным и большеберцовым хрящами (длительность шага = 0,1 с). Второй шаг включал в себя приложение начальной силы и угла сгибания в соответствии с использованными данными упрощенной нагрузки при ходьбе (длительность шага = 0.1 с). Третий этап включал походную нагрузку с зависящими от времени граничными условиями для угла сгибания и сил через тибиофеморальный сустав (рис. 1(в), продолжительность шага = 0,8 с).

Контактная сила и площадь контакта большеберцово-бедренного хряща с хрящом были получены для всех моделей. Кроме того, распределения деформации фибрилл, порового давления, максимальной основной деформации (деформация растяжения) и максимального основного напряжения (напряжения растяжения) были усреднены по площади контакта тибиофеморального хряща с хрящом (рис.1(с)). Затем все эти параметры были проанализированы как функция стойки.

Три модели, созданные ручным и полуавтоматическим методами сегментации, сравнивались друг с другом (ручной и полуавтоматический, ручной и модифицированный полуавтоматический, полуавтоматический и модифицированный полуавтоматический). Для каждой пары моделей статистические различия каждого параметра были исследованы на протяжении фазы опоры с использованием одномерного статистического параметрического картирования, реализованного в Matlab [41].Этот метод был выбран, поскольку традиционные методы, такие как параметрический t -критерий или непараметрический критерий знакового ранга Уилкоксона, не учитывают множественные сравнения на гладких и случайных одномерных траекториях. Из-за небольшого числа субъектов мы использовали непараметрический подход статистического параметрического отображения, который соответствует двустороннему критерию ранга Уилкоксона для зависимых выборок. Для сравнения мы также провели традиционные ранговые тесты Уилкоксона (IBM ® SPSS ® Statistics, v21, IBM Corp., Армонк, штат Нью-Йорк) (см. Дополнительные материалы к цифровой коллекции ASME).

При сравнении КЭ-моделей, основанных на ручной и полуавтоматической сегментации, при первой пиковой нагрузке, т. е. примерно на 25 % опорной фазы, распределения максимальных главных напряжений были одинаковыми между моделями как для бедренной, так и для большеберцовой костей. хрящевые поверхности (рис. 2). Более того, ни одна из моделей не демонстрировала систематически более высокие значения максимального напряжения, чем другая; вместо этого модель с самыми высокими значениями стресса варьировалась от субъекта к субъекту.(рис. 2). Средние максимальные главные деформации в контактной зоне на этапе опоры выявили лишь небольшие и несистематические различия между моделями (рис. 3).

Рис. 2

Распределение максимальных главных напряжений на поверхностях мыщелков бедра и большеберцовой кости при 25% фазы опоры (первая пиковая нагрузка). Числовые значения на рисунке представляют собой пиковые значения максимального основного напряжения (МПа) на большеберцовой поверхности.Цветные точки указывают соответствующие переднее, заднее, медиальное и латеральное направления.

Рис. 2

Распределение максимальных главных напряжений на поверхностях мыщелков бедра и большеберцовой кости при 25% фазы опоры (первая пиковая нагрузка). Числовые значения на рисунке представляют собой пиковые значения максимального основного напряжения (МПа) на большеберцовой поверхности. Цветные точки указывают соответствующие переднее, заднее, медиальное и латеральное направления.

Рис.3

Средние максимальные основные напряжения (%) в контактных областях большеберцовых отделов вдоль опоры по сравнению с моделями, полученными из полуавтоматической и ручной сегментации всех субъектов

Рис. 3

Средние максимальные основные напряжения (% ) по площадям контакта большеберцовых отсеков вдоль стойки по сравнению с моделями, полученными из полуавтоматической и ручной сегментации всех субъектов

Различия в контактных усилиях между ручными и полуавтоматическими моделями КЭ были незначительными, не обнаруживая систематических изменений в варусно-вальгусной ориентации (рис.4(а)). Напротив, стандартные отклонения (SD) различий в площади контакта были относительно высокими. Статистически значимой разницы в контактной силе или площади между моделями обнаружено не было ( p ≥0,05). Однако максимальное главное напряжение статистически значимо различалось как в медиальном, так и в латеральном отделах (рис. 4 (а)).

Рис. 4

Среднее (линия) и стандартное отклонение (прозрачный цвет) различий между моделями, созданными с помощью ручной, полуавтоматической и модифицированной полуавтоматической сегментации; максимальное основное напряжение, площадь контакта и контактную силу сравнивали в латеральном и медиальном отделах большеберцовой кости.Цветные линии в нижней части каждого подграфика указывают на статистические различия в каждый момент времени стойки.

Рис. 4

Среднее (линия) и стандартное отклонение (прозрачный цвет) различий между моделями, созданными с помощью ручной, полуавтоматической и модифицированной полуавтоматической сегментации; максимальное основное напряжение, площадь контакта и контактную силу сравнивали в латеральном и медиальном отделах большеберцовой кости. Цветные линии в нижней части каждого подграфика указывают на статистические различия в каждый момент времени стойки.

При сравнении КЭ-моделей, созданных на основе ручной и полуавтоматической сегментации, поровое давление было параметром, который демонстрировал наибольшую вариацию (SD ∼11%). Тем не менее, различия значений порового давления в обеих моделях были статистически недостоверны ( p ≥0,05) (рис. 5(а)). Различия были наименьшими в максимальной основной деформации и деформации фибрилл. Достоверных различий по этим параметрам не было ( р ≥0.05) (рис. 5(а)).

Рис. 5

Среднее (линия) и стандартное отклонение (прозрачный цвет) различий между моделями, полученными в результате ручной, полуавтоматической и модифицированной полуавтоматической сегментации; поровое давление, деформацию фибрилл, максимальную главную деформацию сравнивали в латеральном и медиальном отделах большеберцовой кости. Цветные линии в нижней части каждого подграфика указывают на статистические различия в каждый момент времени стойки.

Рис. 5

Среднее (линия) и стандартное отклонение (прозрачный цвет) различий между моделями, полученными в результате ручной, полуавтоматической и модифицированной полуавтоматической сегментации; поровое давление, деформацию фибрилл, максимальную главную деформацию сравнивали в латеральном и медиальном отделах большеберцовой кости. Цветные линии в нижней части каждого подграфика указывают на статистические различия в каждый момент времени стойки.

Было достигнуто лучшее согласие, когда значения деформации фибрилл и максимального основного напряжения были получены из моделей, созданных с помощью ручной и полуавтоматической сегментации (рис.4(а) и 5(а)) по сравнению со сравнением моделей, созданных с помощью ручной и модифицированной полуавтоматической сегментации (рис. 4(б) и 5(б)). Кроме того, были обнаружены статистические различия между моделями, созданными на основе полуавтоматической и модифицированной полуавтоматической сегментации (рис. 5(с)).

Систематических различий параметров между ручным и полуавтоматическим подходами в субъектном порядке не наблюдалось (рис.6). Эти сравнения показали, что различия в значениях параметров между моделями были немного выше в медиальном отделе, чем в латеральном. При сравнении моделей, созданных с помощью ручной и полуавтоматической сегментации, средняя абсолютная разница в площади контакта составила <25 мм 2 и <16 Н в контактной силе. Средние абсолютные различия в максимальном главном напряжении были <1 МПа, а в поровом давлении <1,5 МПа. Для значений максимальной основной деформации и деформации фибрилл средние абсолютные различия были <0.72% и <0,40% соответственно.

Рис. 6

Различия в площади контакта, контактной силе, максимальном главном напряжении, максимальном главном напряжении, поровом давлении и деформации фибрилл, рассчитанных попарно между моделями, полученными в результате ручной и полуавтоматической сегментации (семь субъектов)

Рис. 6

Различия в площади контакта, контактной силе, максимальном основном напряжении, максимальном основном напряжении, поровом давлении и деформации фибрилл, рассчитанных попарно между моделями, полученными в результате ручной и полуавтоматической сегментации (семь субъектов)

Время, необходимое для ручной сегментации бедренного хряща, составило приблизительно 290 минут, а большеберцового хряща — около 160 минут.полуавтоматическая сегментация бедренного/большеберцового хряща заняла примерно 20 минут.

В этом исследовании мы сравнили модели КЭ, созданные на основе сегментированных вручную и полуавтоматически сегментированных геометрий суставов семи коленных суставов с остеоартрозом. Полуавтоматический метод сегментации позволил более быстро генерировать КЭ-модель, при этом достигая тех же результатов, что и при использовании более трудоемкого ручного метода.

Имелись лишь незначительные различия в максимальной основной деформации и деформации фибрилл между моделями, полученными в результате полуавтоматической и ручной сегментации. Это говорит о том, что деформации хряща могут представлять собой наиболее полезные параметры, которые можно анализировать с помощью моделей FE, созданных в результате полуавтоматической сегментации. Это было бы полезно в клинической практике, поскольку чрезмерное напряжение тканей может быть фактором риска гибели клеток и потери протеогликанов [9,42,43].Более того, штаммы коллагеновых фибрилл можно использовать для прогнозирования разрушения коллагена и прогрессирования повреждения фибрилл [10, 11, 44].

Другой параметр, максимальное основное напряжение, часто анализируется из КЭ-моделей коленного сустава, чтобы отразить точку разрушения хряща [6,45,46], а также начало и прогрессирование ОА [7,8]. В этом исследовании, несмотря на то, что максимальные главные напряжения показали большую вариацию между моделями по сравнению с деформациями, средняя разница в абсолютных значениях этого параметра составила менее 1 МПа.Эта небольшая разница вносит очень небольшую неопределенность в оценку разрушения хряща, поскольку напряжение разрушения хряща при растяжении может варьироваться от примерно 5 МПа до 15 МПа и зависит от нескольких факторов, таких как возраст, местоположение, скорость деформации и степень ОА. хряща [7,15,47–50].

В последние несколько лет наблюдается быстрое развитие методов автоматической сегментации. Нейронные сети, статистические модели формы и методы на основе атласа обеспечивают хорошую основу для определения геометрии мягких тканей [19–23].В этом исследовании использовался ранее представленный метод сегментации [25], который выявляет геометрию суставного хряща; Было доказано, что метод является точным с точки зрения коэффициента сходства игральных костей, специфичности и чувствительности. Также было показано, что используемый метод позволяет точно определить толщину кортикальной кости по КТ-изображениям [28], что полезно при оценке изменений, связанных с ОА. Важно отметить, что поверхности суставного хряща были автоматически сегментированы с помощью пользовательского скрипта Matlab, используя тот факт, что введенное контрастное вещество обеспечивает высокую степень контрастности изображения.Несмотря на то, что метод сегментации, использованный в этом исследовании, не был полностью автоматическим, важным аспектом было то, что поверхности были созданы в 3D. Большинство ранее введенных методов сегментации основаны на послойной 2D-сегментации до построения 3D-поверхностей. Кроме того, поверхности не требовали постобработки для представленных целей моделирования.

Несколько полуавтоматических методов сегментации были объединены с вычислительным моделированием [24,51].Эти ранее применявшиеся методы сегментации требуют модификации поверхностей, прежде чем их можно будет внедрить в вычислительные модели. Кроме того, в этих предыдущих исследованиях моделирование проводилось с простой осевой нагрузкой вместо применения более физиологически соответствующих условий нагрузки. Здесь сегментированная поверхностная сетка хряща использовалась непосредственно для построения тетраэдрической сетки, а затем применялась на последующих этапах процедуры моделирования. Описанный здесь полуавтоматический подход к сегментации для создания моделей КЭ показывает перспективность анализа функции суставов.Однако создание сетки, назначение граничных условий и условий нагрузки, а также анализ модели могут занимать много времени и требовать значительных знаний предметной области (т. е. знаний в области вычислительной биомеханики). Таким образом, будущие исследования должны быть сосредоточены на автоматизации всех этапов конвейера моделирования КЭ для поддержки клинического применения. Например, в процедуру также может быть включено автоматизированное или основанное на шаблоне создание сетки КЭ [52].

В этом исследовании метод сегментации использовался для КТ-изображений с контрастным усилением.Поскольку патологические изменения при ОА возникают как в костях, так и в хрящах [53,54], КТ с контрастным усилением может обеспечить всесторонний и количественный анализ этих тканей, а также предоставить подробную информацию о топологии поверхности хряща. В будущих исследованиях этот метод может быть проверен на магнитно-резонансных изображениях, которые были получены с помощью сверхбыстрых последовательностей спин-эхо, которые улавливают сигнал также от кортикальной кости.

Небольшие различия в топографии хряща, такие как некоторая шероховатость на поверхности вблизи краев, могут объяснить различия в площади контакта и максимальном главном напряжении между моделями.Например, несмотря на то, что распределение максимального основного напряжения оказалось сходным (рис. 2), у некоторых испытуемых наблюдались относительно большие различия в пиковых значениях. Эти различия могут быть уменьшены за счет улучшения алгоритма сглаживания поверхности в полуавтоматическом методе сегментации. Однако при использовании генерации поверхностной сетки Mimics, т. е. постобработки поверхностей, аналогичной той, что используется при ручной сегментации, для получения более гладких поверхностей (модифицированная полуавтоматическая сегментация по сравнению с полуавтоматической сегментацией), результаты на самом деле не улучшились (рис.2 и 4). Вместо этого на самом деле были большие различия между результатами моделирования моделей, созданных на основе ручной и модифицированной полуавтоматической сегментации. Это еще раз говорит о полезности нашего метода сегментации для целей биомеханического моделирования.

Одно из ограничений этого исследования заключается в том, что количество субъектов было довольно низким, что не позволяет проводить всестороннее сравнение моделей. Кроме того, поскольку информация о походке для конкретного субъекта была недоступна, была реализована упрощенная нагрузка при ходьбе на основе литературы [32].Вместо шестигранных сеток использовались четырехгранные сетки, поскольку они больше подходили для оценки структур суставного хряща с нерегулярными сегментами. Результаты моделирования также сравнивались между моделями с тетраэдрическими и шестигранными сетками, и было показано, что они аналогичны (рис. S2, который доступен в дополнительных материалах в цифровой коллекции ASME). В модели были вовлечены только суставные хрящи, поскольку настоящий метод сегментации не подходит для работы с другими тканями, такими как мениски.Тем не менее, влияние менисков было оценено, и было замечено, что различия между моделями оставались одинаковыми независимо от того, были ли включены мениски (рис. S3, который доступен в дополнительных материалах в цифровой коллекции ASME). Естественно, отсутствие менисков влияет на абсолютные значения анализируемых механических параметров, таких как максимальное главное напряжение. Однако не было необходимости включать здесь мениски, поскольку нашей основной целью было сравнить механику хряща, предсказанную моделями FE, созданными с использованием различных методов сегментации.Будущие исследования могут быть сосредоточены на улучшении алгоритма полуавтоматической сегментации для других мягких тканей. Кости в моделях считались жесткими, что является разумным предположением, поскольку кость намного жестче хряща. Внедрение костей может немного изменить реакцию хрящей [55]; однако это не должно повлиять на выводы данного исследования, поскольку во всех сравниваемых моделях использовалось одно и то же предположение о жестком материале для костей. Движение и силы через тибиофеморальный сустав генерировались с использованием известной контактной силы сустава и угла сгибания упрощенной походки [7,31], и, следовательно, не было необходимости включать связки в эти модели [56].

В заключение, новый полуавтоматический метод сегментации был применен для создания геометрии для КЭ-моделирования биомеханики хряща в коленном суставе. Модели, созданные на основе ручной и полуавтоматической сегментации, дали аналогичные результаты. Однако полуавтоматическая сегментация оказалась в десять раз быстрее. Таким образом, полуавтоматический метод сегментации, описанный и оцененный здесь, показывает многообещающие перспективы для будущих компьютерных биомеханических исследований коленного сустава и возможного клинического применения, когда геометрия модели генерируется на основе КТ-артрографии для конкретного пациента.

Исследование, позволившее получить эти результаты, финансировалось Академией Финляндии (гранты №№ 286526, 305138, 269315, 324994, 328920, 324529 и 307932), Европейским исследовательским советом (ERC) в рамках исследования Европейского союза Horizon 2020 и инновационная программа (соглашение о гранте № 755037), докторская программа в области естественных наук, технологий и вычислительной техники (SCITECO, Университет Восточной Финляндии), Исследовательский комитет университетской больницы Куопио, область охвата государственного финансирования исследований (проект 5041757) Куопио, Финляндия , Фонд Сигрид Юселиус и Финский культурный фонд.CSC—IT Center for Science, Финляндия, получила признание за предоставление вычислительных ресурсов и программного обеспечения для моделирования. Мимми К. Люкконен (доктор философии) получил признание за определение опорных сил мениска, а Сантту Микконен (доктор философии) получил признание за опыт в статистическом анализе.

Компьютерная томография коленного сустава: показания и значение


Трехмерное моделирование и печать в комплексе Коленный сустав

Интерес к трехмерному (3D) моделированию и печати в ортопедической хирургии быстро растет.Достижения в области технологий визуализации с появлением 3D-моделирования и 3D-печати произвели революцию в области медицины и предоставили врачам новые мощные инструменты для лечения сложных травм и деформаций. Колено, считающееся одним из самых сложных суставов в организме, выиграло от этого прогресса благодаря моделям для конкретных пациентов и специальным инструментам, предоставляющим лечащему врачу подробные анатомические карты, характерные для его пациента.

Компьютерная томография (КТ) обычно используется для получения 3D-изображений путем объединения или наложения серии 2D-срезов один поверх другого.Ранние методы, использующие этот метод, давали изображения, которые оценивали край кости, что приводило к грубым контурам, которые не точно отображали поверхность кости. В новой работе реализована усовершенствованная трехмерная реконструкция поверхности с программным обеспечением для обработки изображений, способным применять алгоритмы с возможностью повышения резкости и сглаживания краев. В результате получаются высококачественные изображения, более точно отображающие геометрию внешней поверхности кости. Трехмерное картирование формы предоставило клиницисту улучшенную пространственную ориентацию при таких состояниях, как дефекты или потери кости, костная дисплазия и сложные переломы.

3D-печать описывает различные методы, используемые для создания физических объектов из графических данных, полученных с помощью компьютерной томографии или магнитно-резонансной томографии (МРТ). С помощью аддитивного процесса накладываются последовательные слои материала, такого как металл или пластик, до тех пор, пока объект не будет завершен. Эта революционная технология теперь стала гораздо более доступной и более рентабельной, так что она стала основной во многих областях медицины. По мере развития технологий и появления высокотехнологичных приложений для 3D-печати будет осуществляться прямая 3D-печать функционирующих биосовместимых тканей — процесс, известный как биопечать .Эти методы все еще находятся на ранних стадиях разработки и на момент написания этой статьи еще не доступны. 3D-печать особенно полезна в сложных случаях, когда хирурги получают пользу от так называемых виртуальных операций, имитирующих запланированную операцию. На рис. 4.1 показан случай, когда 3D-КТ-моделирование было выполнено для дефекта мыщелка бедренной кости после неудачной фиксации при расслаивающем остеохондрозе. Выполнена виртуальная операция с использованием 3D КТ изображений для планирования костных разрезов для имплантации и фиксации костно-хрящевого аллотрансплантата.На основе 3D-моделирования КТ был напечатан и использован в операции набор хирургических инструментов и инструментов для конкретного пациента.




Рис. 4.1

Аксиальный (А) и сагиттальный (В) срезы компьютерной томографии, демонстрирующие дефект заднего латерального мыщелка бедра. Красная, белая и зеленая пунктирные линии обозначают запланированную резекцию дефекта для имплантации костно-хрящевого аллотрансплантата. На трехмерных (3D) реконструированных изображениях, представленных на рис. 2 (C–E), показан дефект на заднем латеральном мыщелке бедренной кости.

От Huotilainen E, Salmi M, Lindahl J. Трехмерные печатные хирургические шаблоны для хирургии костно-хрящевого аллотрансплантата на свежем трупе с проверкой размеров с помощью многофакторного анализа компьютерной томографии. Колено. 2019;26(4):923–932.



Компьютерная томография при травмах

Достижения в области компьютерной томографии сократили время сбора данных и трехмерной реконструкции, что позволяет быстрее и точнее диагностировать и планировать хирургическое вмешательство при сложной травме колена.Мультидетекторная КТ (МДКТ) все чаще используется в качестве диагностического метода первой линии вместо простой серии видеосъемки травм в реанимации при тяжелых травмах во многих центрах. МСКТ позволяет быстро визуализировать пациентов с острым заболеванием и в неанатомических положениях, где это необходимо, чтобы обеспечить превосходную детализацию костей и мягких тканей. Сообщалось, что обычная рентгенография на пленке недооценивает протяженность линий переломов и впоследствии может привести к отсутствию переломов. Исследования переломов плато большеберцовой кости показали, что хирургические планы, основанные на обычной рентгенографии, изменяются в 6-60% случаев после КТ и в 21% случаев после МРТ.Вики и др. сравнили диагностическую эффективность простой рентгенографии и спиральной КТ с 3D-реконструкциями 42 переломов плато большеберцовой кости. Они оценили предложенный хирургический план, разработанный с использованием различных методов визуализации для каждого перелома, и обнаружили, что 3D КТ была более точной и более точно соответствовала хирургическому отчету и послеоперационной рентгенограмме. Другие авторы сообщили об аналогичных результатах, таких как Manjula и Venkataratnam, которые сообщили, что 3D CT превосходит как простую пленочную, так и многоплоскостную 2D CT в демонстрации пространственных отношений фрагментов перелома.Текущие данные поддерживают использование тонкой МСКТ с возможностями 3D-реконструкции при сложной травме колена, чтобы облегчить точную оценку характера перелома, областей депрессии и смещения для помощи в планировании хирургического вмешательства (рис. 4.2).




Рис. 4.2

Простые рентгенограммы в боковой (A) и переднезадней (B) рентгенограммах плюс аксиальная компьютерная томография (КТ; C), демонстрирующая вдавленный сегмент заднелатерального плато большеберцовой кости. (D – F) Трехмерные реконструированные изображения с видами в разрезе, демонстрирующими тот же вдавленный сегмент.



Компьютерная томография Оценка заживления и сращения костей

КТ обеспечивает лучшую оценку несращений и визуализацию линий переломов по сравнению с обычной рентгенографией. Благодаря быстрому сбору данных и высокому пространственному разрешению КТ используется в качестве предпочтительного исследования по сравнению с рентгенографией и МРТ. Петфилд и др. сообщили, что чувствительность КТ при выявлении несращений переломов большеберцовой кости приближается к 100%, а специфичность составляет 62%. Сравнительное исследование Warwick et al.обнаружили, что МРТ хорошо коррелирует при выявлении несращений переломов позвоночника, но КТ должна быть предпочтительным исследованием для проблемных или неубедительных случаев. Несмотря на то, что новые методы секвенирования МРТ стали широко использоваться для выявления скрытых переломов, большинство центров по-прежнему резервируют КТ для выявления несращений в сложных случаях.

Одной из трудностей при оценке заживления кости является точная визуализация границы кости после фиксации перелома или остеотомии.Это особенно верно, когда заживление происходит за счет абсолютной стабильности, когда образуется ограниченная мозоль. Другие трудности включают наличие металлических артефактов от металлических имплантатов, снижающих ценность и диагностическую точность КТ из-за искажения визуализации кости, границ раздела кость-металл и структур мягких тканей. Артефакты могут иметь разную степень серьезности из-за использования различных металлов, форм и размеров. Исторически сложилось так, что металлические артефакты искажали качество КТ-изображений, делая их трудными для интерпретации и малоценными для диагностики.Сегодня современные сканеры с функцией уменьшения металлических артефактов (MARS) предоставляют врачам изображения с лучшим разрешением и меньшими искажениями.

Последовательности MARS основаны на уменьшении всех его основных причин, таких как ужесточение луча, рассеяние, фотонное голодание, шум, краевые эффекты и комбинированный эффект. Стратегии включают изменение стандартного сбора данных и реконструкции, изменение данных проекции и/или данных изображения и применение двухэнергетической КТ (DECT). Используя современное программное обеспечение, методы постобработки, такие как MARS, позволяют переформатировать и интерпретировать изображения, ранее не поддающиеся интерпретации, с высокой диагностической точностью (рис.4.3).




Рис. 4.3

(A) Пленочная боковая рентгенограмма с подозрением на несращение бугристости большеберцовой кости. (B) Изображение сагиттальной компьютерной томографии, подтверждающее несращение бугристости большеберцовой кости.



Компьютерная томография и травмы мягких тканей

Повреждения мягких тканей обычно встречаются при внутрисуставных переломах вокруг колена. Истинная заболеваемость неизвестна и сильно варьирует, но, как сообщается, составляет от 52% до 99%. , Поскольку КТ, наряду с рентгенографией, является методом исследования первой линии при оценке тяжело поврежденного колена, ее можно использовать для выявления острых повреждений мягких тканей.Хотя большинство центров полагаются на МРТ, некоторые авторы продемонстрировали ценность КТ в диагностике разрывов и отрывов внутрисуставных связок при переломах плато большеберцовой кости. , Они обнаружили, что ровный контур связки без затемнения соседними мягкими тканями был надежным КТ-индикатором для исключения повреждения связки. Раньше толщина КТ-срезов ограничивала ее точность, но с появлением КТ с тонкими срезами идентификация повреждений мягких тканей улучшилась, так что она может предоставить ценную информацию лечащему врачу.Муи и др. обнаружили, что только 2% связок, признанных интактными при тщательной оценке КТ, имели частичные или полные разрывы на МРТ. Авторы также попытались определить, можно ли использовать щель перелома или суставную депрессию на КТ для прогнозирования повреждения мениска. Хотя более тяжелые разрывы переломов и вдавленные суставные поверхности были связаны с повреждением мениска, порог нельзя было оценить, и многие из них были пропущены, когда на основании переломов без смещения прогнозировалось отсутствие повреждения мениска.

Большинство центров отдают предпочтение МРТ, а не КТ-артрограммам (КТ) при оценке внутрисуставных патологических состояний.Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что МРТ обеспечивает более высокую согласованность между ридерами и точность в оценке острых разрывов мениска и поражений хряща (рис. 4.4). Однако традиционно КТ были высоконадежными и обычно требовались у пациентов с травмами коленей, чтобы исключить подозрение на патологические состояния суставов. В 1970-х и 1980-х годах КТа была золотым стандартом для диагностики разрывов мениска, разрыва ручки ведра и разделения менискокапсулы с достоверностью от 83% до 94%.Благодаря непрерывному вращательному сканированию спиральные снимки обеспечивают высококачественные многоплоскостные 2D-реконструкции с использованием тонких срезов. Корональные, сагиттальные и даже аксиальные срезы могут обнаруживать разрывы, которые не видны на МРТ, и менискокапсулярные разделения на основе усиления контраста между стенкой мениска и капсулой. Сегодня некоторые центры по-прежнему предпочитают КТ МРТ при оценке заживления мениска после операции. Пужоль и соавт. использовали КТА для оценки скорости заживления менисков через 6 месяцев после пластики, отметив, что КТА была предпочтительным методом, поскольку МРТ считалась неподходящей и ненадежной из-за стойкого неспецифического гиперсигнала в разрыве (рис.4.5). Тем не менее современные подходы к подозрению на внутрисуставные патологические состояния, как правило, отдают предпочтение МРТ, а КТ используют, когда МРТ противопоказана.




Рис. 4.4

(A) Сагиттальная Т1-взвешенная магнитно-резонансная артрограмма с подавлением жира, демонстрирующая горизонтальный разрыв заднего рога медиального мениска (стрелка). (B) Сагиттальная переформатированная мультидетекторная компьютерная томография артрограмма через 70 минут после введения контраста, показывающая, что разрыв менее заметен, чем на (A) (стрелка со звездочкой ).

От De Greve J, Van Meerbeeck J, Vansteenkiste JF и др. Проспективная оценка эрлотиниба первой линии при распространенном немелкоклеточном раке легкого (НМРЛ), несущем активирующую мутацию EGFR: многоцентровое академическое исследование фазы II у пациентов европеоидной расы (FIELT). PLoS Один . 2016;11(3):e0147599.




Рис. 4.5

Сравнение артрограммы сагиттальной компьютерной томографии заживления мениска через 6 месяцев после полностью внутренней фиксации.

Граница между мениском и ободом мениска (стрелка) и ширина мениска (двусторонняя стрелка) .(Pujol N, Panarella L, Selmi T, Neyret P, Fithian D, Beaufils P. Заживление мениска после восстановления мениска: КТ-артрография. Am J Sport Med . 2008:36(8):1489–1495.


При оценке остеоартрита КТ по-прежнему полезна для оценки толщины хряща благодаря пространственному разрешению и высокому контрасту между хрящом с низким аттенюированием и глубокой субхондральной костью с высоким аттенуированием, при этом контрастное вещество заполняет промежуток между ними. более точны, чем МРТ, при оценке толщины хряща даже на последовательностях, чувствительных к хрящам (рис.4.6). CTa использовался для прогнозного измерения дефектов коленного хряща с помощью напечатанных 3D-моделей, которые затем использовались для создания индивидуальных имплантатов. Михалик и соавт. сравнил КТ с МРТ при прогнозировании размера хондральных дефектов с использованием 3D-моделирования и процесса сегментации (рис. 4.7). Изображения КТ были более гладкими и яркими, чем изображения, обработанные МРТ. Они пришли к выводу, что МРТ занижает дефект в среднем на 12%, а КТ завышает дефекты на 3%. Тем не менее, популярность КТа снизилась, поскольку МРТ, преимуществом которой является неинвазивность и отсутствие ионизирующего излучения, стала более доступной.




Рис. 4.6

Сравнение компьютерной томографии (КТ), артрограммы и магнитно-резонансной томографии (МРТ), демонстрирующей дефект наполнения хряща (стрелки) в латеральной фасете надколенника. Дефект четко визуализируется на КТ как в аксиальном (А), так и в сагиттальном (В) форматах. Магнитно-резонансные изображения недооценивают дефект как на последовательностях быстрого спинового эхо с подавлением жира (C), так и на сагиттальном изображении, взвешенном по плотности протонов (D).

От Омоуми П., Мерсье Г.А., Лекуве Ф., Симони П., Ванде Берг Б.КТ-артрография, МР-артрография, ПЭТ и сцинтиграфия при остеоартрозе. Radiol Clin N Am. 2009;47;595–615. Перепечатано с разрешения.




Рис. 4.7

(A) Трехмерная (3D) компьютерная томография (КТ) дистального отдела бедренной кости после процесса сегментации, демонстрирующая полнослойный дефект хряща в центральной области блока, окруженный нормальным хрящом ( красный ) . (B) Сравнительное 3D магнитно-резонансное изображение 3 Тесла после сегментации, демонстрирующее ступенчатую пиксельную поверхность.

От Михалик Р., Шрадинг С., Диррихс Т. и др. Новый подход к прогнозному измерению дефектов коленного хряща с помощью трехмерной печати на основе КТ-артрографии: технико-экономическое обоснование. J Ортопедический . 2017;14:95–103.



Первичная реконструкция передней крестообразной связки

Способность точно разместить бедренный и большеберцовый туннели при реконструкции передней крестообразной связки (ПКС) имеет решающее значение для успеха операции. Несмотря на улучшение хирургической техники, до 25% пациентов по-прежнему не могут восстановить удовлетворительную функцию после реконструкции ПКС.Современные подходы к хирургии передней крестообразной связки отдают предпочтение анатомическому расположению туннелей, при этом каждый туннель просверливается отдельно для оптимального позиционирования. Техника двойного пучка, требующая двух туннелей как в бедренной, так и в большеберцовой кости, также направлена ​​на размещение туннелей в анатомически правильном положении нативной передней крестообразной связки. Большая часть этого сдвига в сторону анатомического размещения основывалась на картировании истинных отпечатков собственного ПКС с использованием изображений, таких как 2D и 3D CT.

Purnell et al. использовали компьютерную томографию высокого разрешения с 3D-реконструкциями восьми трупов для имитации артроскопической, сагиттальной и аксиальной перспективы коленного сустава.Они смогли определить отношения костных ориентиров как к бедренному, так и к большеберцовому происхождению нативной передней крестообразной связки. Затем эти ориентиры были идентифицированы на симулированном артроскопическом изображении для клинической значимости. На бедренной кости самая передняя часть начала передней крестообразной связки определялась костным гребнем на медиальной стенке латерального мыщелка бедра (рис. 4.8), известным как резидентный гребень , как описано Клэнси, а также задним и нижним краями. всегда считались находящимися на расстоянии 3 мм от суставной поверхности латерального мыщелка бедренной кости.На большеберцовой кости отчетливые костные ориентиры включали суставной край латерального края медиального мыщелка большеберцовой кости и основание гребня кости в передней части бугра большеберцовой кости или ости для медиального и самого заднего краев следа передней крестообразной связки. , соответственно ( рис. 4.9 ).




Рис. 4.8

(A–C) Объемная компьютерная томография (КТ) с высоким разрешением изображений мест прикрепления передней крестообразной связки на бедренной кости и их связи с критическими костными ориентирами ( стрелки A, «гребень резидента» ‘; B, переднемедиальный пучок; C, заднелатеральный пучок; D, латеральный мениск; E, медиальный мениск).

Purnell ML, Larson AI, Clancy W. Вставки передней крестообразной связки на большеберцовой и бедренной кости и их связь с критическими костными ориентирами с использованием компьютерной томографии с объемной визуализацией высокого разрешения. Am J Sports Med . 2008;36:2083–2090.




Рис. 4.9

Компьютерная томография (КТ) высокого разрешения с объемной визуализацией мест прикрепления передней крестообразной связки на большеберцовой кости и их связи с критическими костными ориентирами ( стрелки A; передний край волокон ЗКС; B, , задний край прикрепления передней крестообразной связки большеберцовой кости; C, медиальный межмыщелковый бугорок; D, медиальный межмыщелковый гребень большеберцовой кости; E, латеральный межмыщелковый бугорок).

Purnell ML, Larson AI, Clancy W. Вставки передней крестообразной связки на большеберцовой и бедренной кости и их связь с критическими костными ориентирами с использованием компьютерной томографии с объемной визуализацией высокого разрешения. Am J Sports Med. 2008;36:2083–2090.


Было показано, что на бедренной кости эти костные ориентиры надежно размещают туннель близко к анатомическому центру передней крестообразной связки, как это определено рентгенологически с использованием метода сетки, популяризированного Bernard и Hertel.Однако костные ориентиры для большеберцовой кости получили меньшее распространение. В отличие от бедренного туннеля, методы применения, ориентации и измерения большеберцового туннеля с помощью 3D CT значительно различаются в литературе. Истинное анатомическое положение, обеспечивающее наилучшую биомеханическую стабильность, еще предстоит определить и согласовать. Данные свидетельствуют о том, что расположение большеберцового туннеля ближе к центру нативного места прикрепления обеспечивает большую стабильность и улучшает результаты тестов Лахмана и сдвига оси.Другие авторы не советовали этого делать из-за боязни ущемления свода и, как следствие, отставания разгибателей. В результате большинство хирургов будут оценивать положение трансплантата при разгибании и полагаться на ориентиры мягких тканей, такие как культя передней крестообразной связки или передний рог латерального мениска, в дополнение к костным ориентирам при размещении большеберцового туннеля.

Интраоперационная трехмерная рентгеноскопическая навигация — еще один метод, используемый для определения костных ориентиров и оптимизации положения туннеля. В этом методе используется система отсчета, которая жестко крепится к бедренной или большеберцовой кости до того, как интраоперационное изображение будет получено и передано в навигационную систему.Затем навигационное программное обеспечение строит 3D-изображение, позволяющее хирургу сопоставлять костные ориентиры как артроскопически, так и на 3D-КТ в режиме реального времени. Затем хирург может визуализировать запланированное положение лунки и траекторию туннеля на 3D-изображении и корректировать положение до тех пор, пока оно не будет удовлетворено перед сверлением (рис. 4.10). Несколько авторов сообщают о преимуществах этой техники при реконструкции передней крестообразной связки с двойным пучком и в ревизионной хирургии; однако его использование ограничено из-за дополнительных затрат времени и средств. , Большинство центров, где это возможно, резервируют его использование для технически сложных ревизионных случаев или для других хирургических специальностей, таких как хирургия позвоночника или сложная реконструктивная травма.




Рис. 4.10

(A) Интраоперационное изображение и (B) трехмерная (3D) рентгеноскопическая навигация с использованием 3D компьютерной томографии (КТ) с нацеливанием траектории туннеля в реальном времени (сагиттальная проекция). (С) вид сзади; (D) вид сбоку.

От Такетоми С., Инуи Х., Накамура К. и др.Клинический результат анатомической двухпучковой реконструкции передней крестообразной связки и подтверждения положения отверстия бедренной впадины на основе 3D-КТ-модели. Спортивный травматол Arthrosc для хирургии коленного сустава . 2014;22(9):2194–2201.



Ревизионная реконструкция передней крестообразной связки


Картирование и расположение туннелей

Ревизионная реконструкция ПКС является сложной процедурой с худшими результатами по сравнению с первичной реконструкцией ПКС. Тщательное предоперационное планирование с использованием клинической и рентгенологической оценки необходимо перед выполнением процедуры или поэтапных процедур.Сообщается, что наиболее распространенной причиной отказа первичного ПКС является неправильное расположение туннеля. , Неточное размещение бедренного туннеля может привести к потере сгибания или удлинению трансплантата из-за чрезмерного натяжения; аналогичным образом расположение большеберцового туннеля слишком кпереди может привести к импинджменту и отставанию разгибателей или разрыву трансплантата, в то время как слишком заднее расположение большеберцового туннеля не может контролировать слабость. Неотъемлемой частью процесса предоперационного планирования является оценка положения, размера и ориентации туннеля.Обычная пленочная рентгенография остается методом исследования первой линии; однако было показано, что КТ более точна в оценке положения туннеля и должна рассматриваться хирургом, планирующим ревизию. Хозер и соавт. продемонстрированная идентификация бедренного туннеля, в частности, была плохой на обычных рентгенограммах. Они обнаружили, что 92% (46/50) и 84% (42/50) были невидимы на рентгеновских снимках в переднезадней (AP) и боковой плоскостях соответственно. Для сравнения, КТ смогла последовательно идентифицировать туннель и позволила точно оценить длину и ширину туннеля.Таким образом, КТ была основой оценки туннеля ПКС в клинической практике с тех пор, как она стала широко доступна в 1980-х годах.

Паркар и др. сравнивали простую рентгенографию и двухмерную МРТ с трехмерной компьютерной томографией для определения положения туннеля после реконструкции передней крестообразной связки. Только умеренные корреляции были обнаружены с 2D МРТ для измерения глубины бедренного туннеля и переднезаднего кинематического туннеля по сравнению с КТ. Современные 3-Tesla 3D МРТ-сканеры, использующие многоплоскостные реконструируемые изотропные последовательности, теперь позволяют отображать изображения в плоскости оси туннеля, что ранее было невозможно с 2D-МРТ-сканерами.Это сделало оценку положения и размера туннеля более точной, как показали Ducouret et al., которые обнаружили высокую степень корреляции между 3D КТ и 3D МРТ 3-Tesla. Тем не менее, авторы отметили, что более длительное время получения данных с помощью МРТ увеличивает вероятность появления артефактов движения во всех трех плоскостях при многоплоскостной реконструкции. В результате авторы рекомендовали, чтобы 3D-КТ оставалась золотым стандартом до тех пор, пока не будут достигнуты дальнейшие успехи в области МРТ.


Диаметр туннеля

Расширение туннеля, или остеолиз, является хорошо известным явлением в хирургии реконструкции ПКС.Несмотря на отсутствие сообщений о корреляции между расширением туннеля и клиническими исходами, расширение туннеля может иметь серьезные последствия при выполнении ревизионной операции на ПКС. Оценка ширины туннеля имеет решающее значение в предоперационном планировании для хирурга, выполняющего ревизию передней крестообразной связки.

Традиционно для оценки приблизительной ширины туннелей использовались обычная рентгенография и КТ, а затем и МРТ. КТ была предпочтительнее, потому что она была быстрой, устраняла проблемы масштабирования, присутствующие на рентгенограммах, и, по-видимому, на нее меньше влияли геометрические факторы, которые могут влиять на измерение туннеля во время получения изображения, такие как положение колена или артефакт движения.Хотя КТ широко использовалась и была принята, в литературе сообщалось о плохой надежности между наблюдателями и внутри наблюдателей. ,

С появлением технологии трехмерной компьютерной томографии техники используют программное обеспечение для визуализации для создания трехмерных изображений и моделей, которые могут точно отображать костные туннели ( рис. 4.11 ). Один из таких методов был описан Getgood в 2013 году, когда программное обеспечение использовалось для вырезания сегментов отформатированного 3D-изображения для более точной визуализации бедренного и большеберцового туннелей. Такая технология повысила надежность внутреннего наблюдателя при оценке положения туннеля и выявлении потенциального конфликта туннелей.В ревизионной хирургии точная оценка диаметра туннеля имеет решающее значение и имеет несколько последствий для принятия решений, таких как выбор трансплантата, костная пластика и этапность процедуры. Креспо и соавт. были первыми, кто сообщил о точности 3D CT в измерении диаметра туннеля, сравнив измерения с размерами сверла, используемого во время операции. Они обнаружили, что 3D CT демонстрирует высокую корреляцию с используемыми размерами сверл и является более точным, чем 2D CT.




Только участники со статусом Gold могут продолжить чтение.Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы продолжить

Связанные

Значение компьютерной томографии Технология трехмерной визуализации…: Ingenta Connect

Цель : Для повышения эффективности и точности диагностики и лечения растяжения связок коленного сустава у спортсменов изучается ценность применения технологии трехмерной (3D) компьютерной томографии (КТ) для диагностики и лечения растяжения связок коленного сустава у спортсменов. . Методы : В этом исследовании предлагается метод реконструкции трехмерного изображения КТ на основе алгоритма кластеризации модели. Сначала проводится предварительная обработка КТ-изображений коленных суставов объектов исследования. Во-вторых, на основе предварительной обработки карта структуры распределения связок колена здорового взрослого мужчины выглядит следующим образом: используется в качестве эталонной модели. Алгоритм сегментации кластеризации модели, предложенный в этом исследовании, используется для детальной сегментации, а результаты вводятся в программное обеспечение интерактивной системы медицинского контроля (Mimics) Materialise.В соответствии с процессом, 3D CT реконструировал изображения получены. Наконец, результаты 3D-реконструкции КТ связок колена оптимизированы с помощью программного обеспечения Geomagic Studio 2012. Применение изображений 3D КТ и магнитно-резонансной томографии (МРТ), полученных с помощью алгоритма в этом исследовании, в диагностике и лечении связок коленного сустава штаммы сравниваются. Результаты : Метод реконструкции 3D-изображения КТ, основанный на алгоритме кластеризации модели, предложенном в этом исследовании, может четко показать структуру связок коленного сустава.Оптимизированное 3D-изображение КТ имеет более гладкую поверхность и более четкое изображение, что более удобно. для более четкого наблюдения за структурой связок коленного сустава. Сравнительные эксперименты показали, что диагностическая точность 3D КТ-изображений составляет 95%, а диагностическая точность МРТ-изображений — 85%. Диагностическая точность трехмерных реконструированных изображений, предложенных в этом исследовании, значительно выше. выше, чем у МРТ-изображений, и разница статистически значима ( P Вывод: Предложенный алгоритм отлично влияет на 3D-реконструкцию КТ-изображений.Также обладает высокой эффективностью и точностью в диагностике и лечении спортивных заболеваний. растяжения связок колена.

Справочная информация отсутствует. Войдите, чтобы получить доступ.

Информация о цитировании отсутствует. Войдите, чтобы получить доступ.

Нет дополнительных данных.

Нет статьи Носитель

Нет показателей

Ключевые слова: КТ 3D реконструкция; Коленный сустав; растяжение связок; Алгоритм кластеризации моделей; Пороговая сегментация

Тип документа: Исследовательская статья

Принадлежности: 1: Школа искусств, Уханьский спортивный университет, Ухань, 430079, Китай 2: Школа спортивной экономики и менеджмента, Экономический университет Хубэй, Ухань, 430205, Китай

Дата публикации: 1 августа 2020 г.

Подробнее об этой публикации?
  • Журнал медицинской визуализации и медицинской информатики (JMIHI) является средством распространения новых экспериментальных и теоретических результатов исследований в области биомедицины, биологии, клинической, реабилитационной инженерии, обработки медицинских изображений, биокомпьютеров, D2h3 и других областей здравоохранения. смежные области.

  • Редакция
  • Информация для авторов
  • Подписаться на этот заголовок
  • Ingenta Connect не несет ответственности за содержание или доступность внешних веб-сайтов

Усовершенствованный анализ структуры коленного сустава (AKSA): сравнение показателей минеральной плотности кости и трабекулярной текстуры с использованием компьютерной томографии и периферической количественной компьютерной томографии с высоким разрешением человеческих трупов коленного сустава | Arthritis Research & Therapy

Оценка трабекулярной структуры in vivo является повторяющейся темой, дополняющей измерения МПК при остеопорозе [18–22] или для оценки изменений в субхондральной структуре трабекулярной кости, которые могут быть связаны с ранним ОА [23–25] .Однако интерпретация текстуры кости остается сложной задачей. Например, анизотропия описывает направленность трабекулярной структуры, но изменения анизотропии с увеличением тяжести ОА зависят от предположений о том, как ОА изменяет трабекулярную архитектуру, и от пространственного разрешения [13]. Таким образом, клиническое значение измерения анизотропии не сразу очевидно. Что касается других текстурных параметров, таких как энтропия или наклон вариограммы, то уже сложно понять, какую структурную составляющую сети они характеризуют.Зависимость текстуры от пространственного разрешения и шума существенно усложняет их интерпретацию. Наконец, существует большое разнообразие параметров текстуры и нет четкой стратегии, которую следует выбирать для данного клинического вопроса.

Чтобы улучшить интерпретируемость параметров текстуры, мы ранее [12] разработали цифровую модель кости для имитации различных архитектур трабекулярной сети и влияния шума и пространственного разрешения, с помощью которых можно систематически характеризовать измерения текстуры.В последующем исследовании [13] мы применили эту схему к модификациям субхондральной структуры кости при прогрессирующем ОА, описанном в литературе [26–33]. Мы показали, что сочетание BMD, общей неоднородности и анизотропии можно использовать для количественной оценки связанных с ОА структурных изменений в трабекулярной костной сети колена человека даже при пространственном разрешении, достижимом с помощью клинического КТ-оборудования. Изолированное измерение МПК не смогло дифференцировать эти структурные изменения.

Текущее исследование трупных коленей подтверждает наблюдаемую при моделировании зависимость параметров текстуры от разрешения.Это важный шаг на пути к количественной оценке трабекулярной структуры кости in vivo с помощью компьютерной томографии. Ограничением этого исследования является то, что статус ОА у трупов был неизвестен, поэтому мы не могли проверить результаты моделирования в отношении прогрессирования ОА. Однако полученные здесь результаты подтверждают использование анизотропии и общей неоднородности, которые были определены как наиболее важные параметры текстуры при моделировании развития ОА. Окончательная валидация in vivo у субъектов с ОА по-прежнему требуется.Тем не менее, текущее исследование является важной вехой на пути к пониманию клинической значимости параметров текстуры, поскольку результаты были получены с помощью двух методов визуализации, включенных в предыдущие модели.

Параметры текстуры, а также BMD были рассчитаны в тех же анатомических местах трупных коленей в наборах данных КТ и HR-pQCT. Как и ожидалось, BMD очень хорошо коррелировала между двумя методами. Измерения плотности представляют собой средние значения для всех вокселов анализируемого VOI и, следовательно, обычно меньше зависят от пространственного разрешения и шума изображения, чем от параметров структуры или текстуры.После поправки на различия в калибровке между двумя методами оставалась небольшая независимая от BMD погрешность не более 5 мг/см 3 с несколько более высокими значениями в кортикальных VOI (рис. 3b), которые, вероятно, были вызваны слегка больший объем коры головного мозга, полученный в наборах данных КТ, по сравнению с наборами данных HR-pQCT.

За исключением локальной неоднородности и наклона вариограммы в бедренной кости, результаты текстуры сильно коррелировали между измерениями КТ и HR-pQCT (таблица 1), хотя наблюдались отклонения до 47% для наклона вариограммы большеберцовой кости между двумя измерениями. (Рисунок.5). Корреляции были выше в большеберцовой кости, чем в бедренной, за исключением энтропии, где они были примерно равными. Это указывает на то, что большеберцовая кость является предпочтительным местом в колене для измерения текстуры, хотя при анализе можно учитывать постоянное смещение и при необходимости корректировать его. Таким образом, даже относительно высокие различия между результатами КТ и HR-pQCT не снижают ценности анализа текстуры. Последовательное изменение параметров текстуры с изменением трабекулярной структуры гораздо важнее, чем абсолютные значения, поэтому результаты регрессии в таблице 1 заслуживают большего внимания, чем систематические ошибки.Различия в текстуре между КТ и HR-pQCT вызваны двумя эффектами: более высоким уровнем шума и более высоким пространственным разрешением в наборах данных HR-pQCT. Как правило, увеличение шума приводит к увеличению энтропии, глобальной и локальной неоднородности и наклона вариограммы, поскольку распределение значений серого в анализируемых VOI становится более случайным. Напротив, анизотропия в значительной степени не зависит от шума, как показано ранее [12]. В протоколах, используемых в настоящем исследовании, шум был примерно в пять раз выше при HR-pQCT, чем при КТ.

Независимо от шума, снижение пространственного разрешения при КТ по ​​сравнению с HR-pQCT изменило распределение оттенков серого. Из-за артефактов частичного объема контрастные различия больше не измерялись между вокселами с объемом 250 мкм 3 , а между вокселами с объемом 82 мкм 3 , что значительно сгладило распределение значений серого в анализируемом VOI. Это важно для расчета энтропии, основанного на гистограмме распределения оттенков серого.Энтропия была выше на КТ-изображениях из-за более равномерного распределения в КТ, и этот эффект был сильнее, чем повышенный шум, наблюдаемый в HR-pQCT, который также увеличивает энтропию [12]. Напротив, общая неоднородность и наклон вариограммы были выше для HR-pQCT. Здесь оба эффекта (более высокий уровень шума в HR-pQCT и меньшие вариации серого в CT) были аддитивными.

Как было показано ранее, локальная неоднородность более чувствительна к шуму, чем другие параметры текстуры, включенные в анализ [12].Этот эффект, скорее всего, является основной причиной более высокой локальной неоднородности в HR-pQCT. Эффект пространственного разрешения двоякий. Более гладкая гистограмма уменьшает локальную неоднородность. Однако с точки зрения количества вокселей однородные области меньше в КТ, чем в HR-pQCT с более высоким разрешением, что увеличивает локальную неоднородность в КТ. Таким образом, эффекты, зависящие от разрешения, на локальную неоднородность, возможно, были устранены, оставив зависимость от шума основным фактором, вызывающим более высокие значения в HR-pQCT.

В отличие от локальной неоднородности, различия в анизотропии между КТ и HR-pQCT были почти исключительно вызваны различиями в пространственном разрешении, которые были вызваны двумя противоположными эффектами. Во-первых, как уже объяснялось, увеличение размера воксела в КТ вызвало уменьшение размера однородных областей, измеренное количеством вокселей, и, следовательно, привело к увеличению анизотропии. Во-вторых, одновременное уменьшение градиентов оттенков серого на переходах между костью и мягкими тканями привело к уменьшению анизотропии.Здесь первый эффект несколько преобладает над вторым. Согласно результатам [12], ожидалось, что анизотропия будет немного выше в наборах данных КТ по ​​сравнению с наборами данных HR-pQCT, что в основном подтвердилось здесь. Однако в бедренной кости различия были низкими.

Результаты этого исследования достаточно хорошо подтвердили более раннее моделирование влияния пространственного разрешения между HR-pQCT и CT. За исключением локальной неоднородности, отношения CT и HR-pQCT, показанные на рис.6 были очень похожи. Наклон вариограммы большеберцовой кости и глобальная неоднородность бедренной кости не показали различий между моделированием и измерениями трупа. Это подтвердило применимость цифровой модели кости для прогнозирования поведения параметров текстуры в широком диапазоне различных реалистичных сценариев и характеристик изображения. Высокое расхождение в локальной неоднородности было в основном вызвано более низким, чем реалистичный, предполагаемым уровнем шума в цифровой модели кости для наборов данных HR-pQCT в сочетании с довольно высокой чувствительностью к шуму локальной неоднородности.

Сравнение разрешения и шумовых эффектов с использованием 40 цифровых моделей с моделями отсканированных трупов имеет ограничения. 40 различных моделей представляют большое разнообразие трабекулярных архитектур, охватывающих «от здоровых субъектов до субъектов с тяжелым ОА». Напротив, здесь статус ОА трупов неизвестен. Однако в пожилом возрасте распространенность ОА коленного сустава обычно высока. Несмотря на эту неопределенность и различные подходы к расчету средних значений зависимости разрешения D , стандартные отклонения, показанные на рис.6, были такими же или даже выше для данных о трупах, что указывает на то, что вариации текстуры у трупов были, по крайней мере, такими же высокими, как и в смоделированных данных.

Исследование имело несколько ограничений. Во-первых, как уже обсуждалось выше, не было информации о статусе ОА трупов. Во-вторых, изображения мкКТ не были получены. Однако большинство микроКТ-сканеров не обеспечивают достаточно большого поля зрения для сканирования всего коленного сустава человека, а исследование костного ядра с помощью микроКТ выходит за рамки данного исследования.В-третьих, оборудование HR-pQCT первого поколения, используемое в этом исследовании, можно использовать для сканирования коленных суставов in vitro, но не in vivo; поэтому для целей этого исследования мы были ограничены исследованием трупа. Сообщалось о сканировании колена in vivo с использованием оборудования HR-pQCT второго поколения [34], но оно будет ограничено более молодыми людьми, которые все еще могут сгибать одну ногу, в то время как другая остается растянутой.

Написать ответ

Ваш адрес email не будет опубликован.