Математическоемоделирование и анализ результатов рентгенологических исследований больных со сколиотической деформацией позвоночника

Актуальность исследования:

Математический анализ позволяет наиболее точно изучить данные рентгенологического исследования на различных этапах диагностики и хирургического лечения больных со сколиотической деформацией позвоночника.

Выбор тактики лечения пациентов с диагнозом сколиотической деформации позвоночного столба является актуальной проблемой современной вертеб-рологии (Цивьян Я. Л., 1972; Михайловский М. В., Садовой М. А., 1993; Михайловский М.В.- Фомичёв Н. Г., 2002; Harrington P.R., 1962).

Сохраняется неопределенность в вопросе о границе оперативного вмешательства для пациентов с незавершенным ростом позвоночного столба со II степенью сколиотической деформации (Сампиев М. Т., 2007).

Использование средств системного анализа позволяет исследовать эту проблему по рентгенологическим данным, определив при этом верхнюю статистическую границу консервативной терапии и оценить вероятность ее неэффективности или нижнюю границу оперативного лечения (Орёл A.M., 2001).

Ранняя и уточнённая лучевая диагностика заболеваний позвоночника является актуальной медицинской проблемой современности. Изучать и сравнивать состояние позвоночника наиболее корректно удаётся с помощью системного подхода и системного описания (Орёл A.M., 2006).

Рентгенологическая диагностика играет большую роль в определении объёма оперативного пособия, так как степень риска хирургического вмешательства не должна превышать имеющихся последствий сколиоза (Тегер И.Л. 1983; Сампиев М. Т., Лака А. А., Загородний Н. В., 2008).

Ряд авторов (Ветрилэ С.Т., 2003; Basu P. S. et al. 2002; Cassar-PuHlcino V. N, Eisenstein S.M. 2002; Diard F. et al.2002) считают, что, наиболее распространенным типом сколиотической деформации являются идиопатические сколиозы (группа сколиозов, природа которых не установлена).

Прогностически ценными в диагностике сколиоза является совокупность ряда клинических и рентгенологических критериев. Системное моделирование позвоночника позволяет распознать и зафиксировать индивидуальные особенности каждого больного (Садофьева В.И., 1990; Афонин П. М., 2003).

Позвоночник как система — является сложной биологической постоянно изменяющейся конструкцией (меняется пространственное положение и морфологическое состояние позвонков). Необходимо учитывать особенности статики каждого элемента позвоночника и функционирования всех составляющих его частей. Целостное лечение нуждается в решении проблем целостной и полной диагностики (Орёл A.M. 2006).

Вышеизложенное позволило сформулировать цель и основные задачи исследования.

Цель исследования:

Научно обосновать диагностическую значимость математического анализа результатов рентгенологического исследования пациентов со сколиотической деформацией позвоночника, определить рентгенологическую границу оперативного лечения и разработать рекомендации по лечению исследуемой деформации позвоночника.

В соответствии с поставленной целью определены задачи исследования:

1. Провести первичный анализ рентгенологических данных пациентов с I-III степенью деформации позвоночного столба и обосновать возможность применения методов математической статистики для моделирования рентгенологической границы оперативного вмешательства при лечении пациентов с данной патологией.

2. Провести математический анализ рентгенологических признаков пациентов с исследуемой патологией и выявить наиболее значимые рентгенологические признаки тяжести сколиотической деформации для пациентов с незавершенным ростом.

3. Рассчитать статистическую оценку рентгенологической границы хирургической коррекции сколиотической деформации позвоночника с использованием выбранных методов системного анализа и выработать рекомендации по использованию полученных моделей.

4. Разработать шаблон для описания больных сколиозом с учетом подготовки хирургической коррекции деформации позвоночника.

Научная новизна исследования:

1. Впервые произведена оценка взаимосвязи угла деформации позвоночного столба с углом ротации вершинного позвонка и использованием линейного и нелинейного корреляционно-регрессионного анализа.

2. Впервые получена одномоментная оценка риска получения осложнений после консервативной терапии по углу деформации позвоночного столба и углу ротации апикального позвонка с использованием логит-анализа.

3. Разработан новый шаблон протокола рентгенологического исследования и выработаны рекомендации по его использованию.

Практическая значимость:

• В связи с усиливающейся тенденцией динамики исследуемой патологии по годам среди детей и подростков оценка нижней границы применения консервативной терапии и вероятности ее неэффективности для таких пациентов поможет разработать эффективные методики восстановительной медицины.

• Используемый шаблон протокола рентгенологического исследования может быть дополнен дополнительными оценками и рекомендациями врачамспециалистам для принятия более качественного решения при лечении сколиотической деформации, особенно у пациентов с незавершенным костным ростом.

Апробация результатов исследования:

Основные положения и результаты диссертации были представлены и обсуждены на: врачебной конференции «Хирургическая коррекция сколиотиче6 ской деформации», (г. Тула, 2005,) — конференции «Актуальнее проблемы современной рентгенологии» (г. Тула, 2006) научно-практической конференции «Проблемы, достижения и перспективы развития педиатрической службы Белгородской области» (г. Белгород, 2006) — межвузовской конференции «Медицинские приборы и технологии» (г. Тула, 2007) — VI-ой Всероссийской университетской научно-практической конференции молодых учёных и студентов по медицине (г. Тула, 2007) — международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики» (Тула, 2008) — VIII-ой Всероссийской университетской научно-практической конференции молодых учёных по медицине (г. Тула, 2009).

Внедрение:

Результаты исследований внедрены в практику учебной и клинической работы кафедры х ирургических болезней № 1 медицинского института ГОУ ВПО Тульского государственного университетаклинической базы МУЗ ГКБ № 5 г. Тулы (городское отделение ортопедии) — кафедры травматологии и ортопедии Российского университета Дружбы народовв клиническую работу ДКБ № 38 ФМБА РФ (г. Москва).

Диссертационная работа апробирована на заседании сотрудников кафедры хирургических болезней № 1 медицинского института Тульского государственного университета 28 октября 2009 года.

Математическая обработка осуществлялась при помощи специализированных пр ограммных п акетов Sta tistica, SPSS на персональном компьютере. Техническое обеспечение исследования осуществлялось с помощью персональной компьютерной техники IBM PC Pentium IV, с использованием стандартных пакетов прикладных программ (Microsoft Office). Результаты расчётов, а также основные исходные данные визуализировались как буквенно-цифровым способом, так и средствами графики программ Microsoft Excel, Microsoft Word, Adobe Photoshop, Corel Draw.

Объём и структура диссертации:

Диссертация изложена на 140 страницах машинописного текста, построена традиционно, состоит из введения, 3-х глав, заключения выводов, практических рекомендаций, списка литературы, содержащего 120 источника (80 отечественных и 40 зарубежных), приложения. Диссертация иллюстрирована 40 таблицами, 41 рисунком.

выводы.

1. Анализ рентгенологических данных пациентов с диагнозом I-III степенью деформации позвоночного столба позволил выявить основные рентгенологические признаки, влияющие на принятие решения об оперативном лечении: угол деформации позвоночного столба, угол ротации апикального позвонка, количество позвонков, участвующих в деформации, коэффициент деформации апикального позвонка, индекс Харрингтона. При этом наиболее значимыми рентгенологическими признаками тяжести сколиотической деформации явились угол деформации позвоночного столба и угол ротации вершинного позвонка.

2. Анализ математических моделей для построения рентгенологической границы оперативного вмешательства при лечении пациентов с данной патологией показал возможность применения статистических методов системного анализа в решении данной задачи: анализ средних, корреляционно-регрессионный анализ и логит-анализ.

3. Анализ средних показал, что для пациентов с незавершенным костным ростом нижняя граница оперативного вмешательства по углу деформации позвоночного столба составила 47°, по углу ротации апикального позвонка — 33°. При завершенном росте позвоночника рентгенологическая граница существенно отличается по всем показателям и смещена в большую сторону относительно границы для пациентов с незавершенным ростом позвоночника.

4. Проведенный корреляционно-регрессионный анализ рентгенологических признаков позволил построить значимые модели взаимосвязи угла деформации позвоночного столба и угла ротации апикального позвонка.

5. Использование логит-анализа угла деформации позвоночного столба и угла ротации апикального позвонка позволило оценить вероятность неэффективности консервативной терапии при лечении пациентов с незавершенным ростом.

6. Анализ статистических расчетов позволил модернизировать шаблон протокола рентгенологического исследования пациентов с диагнозом сколиотической деформации позвоночника с незавершенным костным ростом, добавив некоторые показатели, и выработать рекомендации по их использованию.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. При разработке эффективных методик восстановительного лечения пациентов со сколиотической деформацией позвоночника необходимо учитывать параметры верхней 1раницы консервативной терапии.

2. При исследовании рентгенограмм пациентов со сколиотической деформацией позвоночника врачам-рентгенологам рекомендовано использовать разработанный шаблон протокола рентгенологического исследования.

3. При рентгенологическом исследовании пациентов со сколиотической деформацией позвоночника с незавершенным костным ростом при принятии решения об оперативном лечении необходимо учитывать совместные показатели угла деформации позвоночного столба и угла ротации апикального позвонка без индекса Харрингтона.