КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО СРЕДСТВА НА ОСНОВЕ СВЕРТОЧНОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ФАЙЛОВ DICOM МУЛЬТИСПИРАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ПРИ ЛЕЧЕНИИ ПАЦИЕНТОВ С ТРАВМАТИЧЕСКИМИ ПОВРЕЖДЕНИЯМИ И ДЕФОРМАЦИЯМИ ОРБИТЫ

КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО СРЕДСТВА НА ОСНОВЕ СВЕРТОЧНОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ФАЙЛОВ DICOM МУЛЬТИСПИРАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ПРИ ЛЕЧЕНИИ ПАЦИЕНТОВ С ТРАВМАТИЧЕСКИМИ ПОВРЕЖДЕНИЯМИ И ДЕФОРМАЦИЯМИ ОРБИТЫ

Авторы

  • Дудич О.Н. УО «Белорусский Государственный медицинский университет»
  • Красильникова В.Л. УО «Белорусский Государственный медицинский университет»
  • Осипович В.С. ГУО «Белорусский государственный институт информатики и радиоэлектроники»

DOI:

https://doi.org/10.57231/j.ao.2024.8.2.030

Ключевые слова:

мультиспиральная компьютерная томография, перелом орбиты, 3D модель, DICOM изображения, нейронные сети

Аннотация

Аннотация. Актуальность. Основное место в системе реабилитации пациентов с травмами орбиты занимают реконструктивные операции, целью которых является восстановление нормальной анатомии поврежденной орбиты для достижения хороших функциональных и эстетических результатов. Достижения в области компьютерных технологий, включая трехмерную печать, внедрение программного обеспечения для планирования оперативного лечения, внедрение новых моделей имплантатов позволяют улучшить результаты реконструктивного лечения при травмах орбиты. Цель исследования. Апробация в клинике разработанного программного средства для автоматического расчета параметров орбиты и индивидуального орбитального имплантата для реконструкции костных стенок при их повреждении и деформации с построением 3D модели орбиты и орбитального имплантата. Материалы и методы. Разработанное в Республики Беларусь программное средство для автоматического расчета параметров орбиты и индивидуального орбитального имплантата. Оценивались показатели распространенности травматического процесса в орбите (объём орбиты, объем пролабированной клетчатки, степень гипофтальма и энофтальма). Данный алгоритм определения размера дефектов орбиты для создания индивидуального имплантата был апробирован на 35 пациентах, составивших две группы. Группа 1 – расчет параметров орбиты производился на основе разработанной автоматизированной программы – 25 пациентов. Группа 2 – расчет параметров орбиты производился полуавтоматическим вариантом программы – 10 пациентов. Результаты и заключение. Установлено, что объем здоровой орбиты у пациентов основной группы составил 24,6±0,47 см³, контрольной группы – 24,33±0,49 см³. На стороне повреждения наблюдалось увеличение объема орбиты у всех пациентов. Средний объем глазничной клетчатки, пролабируемой в верхнечелюстную пазуху, у пациентов с изолированными переломами нижней стенки орбиты составил 2,9±0,66 см3 в основной группе и 3,0±0,37 см3 в контрольной группе. Время, затраченное на обработку изображений дефекта костных стенок орбиты в автоматическом режиме, в среднем составило 15,5±1,6 минут, в полуавтоматическом составило в среднем 153,31±12,73 минут. Сравнение объема орбит, рассчитанных по результатам разметки нейронной сети с объемами орбит, рассчитанными по результатам ручной разметки показало, что разница не превышает 4–8% и сравнение виртуального прототипа орбиты и прототипа костного дефекта, рассчитанных по результатам разметки нейронной сети, и рассчитанными по результатам ручной разметки, показало, что разница составляет не более 5,5%. Разработанное программное средство обязательно не только для автоматизации процесса расчета параметров орбиты на этапе подготовки к операции и для оценки результатов операции по устранению дефекта костных стенок орбиты, но и для изготовления индивидуальных имплантатов, полностью повторяющих топографические параметры дефекта костных структур орбиты.

Биографии авторов

Дудич О.Н., УО «Белорусский Государственный медицинский университет»

Кандидат медицинских наук доцент кафедры офтальмологии

Красильникова В.Л., УО «Белорусский Государственный медицинский университет»

Доктор медицинских наук, профессор кафедры офтальмологии

Осипович В.С., ГУО «Белорусский государственный институт информатики и радиоэлектроники»

Кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной психологии и эргономики

Библиографические ссылки

Sun MT, Wu W, Watanabe A. Orbital blowout fracture location in Japanese and Chinese patients. Jpn J Ophthalmo. 2015; 59(1):65-9.

Chodankar N, Dhupar V, Vijay V. Classifications and Theories of Orbital Fractures: A Review of Literature. J Med Res Chronicles. 2023; 10 (4): 248–260.

Burnstine MA. Clinical recommendations for repair of isolated orbital floor fractures: an evidence-based analysis. Ophthalmology. 2002;109(7): 1207–1210.

Vasile VA, Istrate S, Iancu RC, et al. Biocompatible Materials for Orbital Wall Reconstruction—An Overview Materials (Basel). 2022; 15(6): 2183. doi:10.3390/ma15062183

Sigron GR, Rudy N, Chammartin F, Meyer S, Msallem B, Kunz C. Three-dimensional analysis of isolated orbital floor fractures before and after reconstruction using standard titanium meshes and patient-specific "hybrid" implants. J Clin Med. 2020; 9(5): 1579 https://doi.org/10.3390/jcm9051579

Vignesh U, Mehrotra D, Dichen, Anand V, Howlader D. Three dimensional reconstruction of late post traumatic orbital wall defects by customized implants using CAD-CAM, 3D stereolithographic models: A case report. J Oral Biol Craniofac Res. 2017; 7(3): 212–218.

Choi JW, Kim N. Clinical Application of Three-Dimensional Printing Technology in Craniofacial Plastic Surgery.Arch Plast Surg. 2015; 42(04): 513-513

Hamwood J, Schmutz B, Collins M J, Allenby MC, Alonso-Caneir D. A deep learning method for automatic segmentation of the bony orbit in MRI and CT images.Sci Rep. 2021; 11: 13693. doi: 10.1038/s41598-021-93227-3

Moolenaar JZ, Tümer N, Checa S/ Computer-assisted preoperative planning of bone fracture fixation surgery: A state-of-the-art review. Front Bioeng Biotechnol. 2022; 14:10:1037048. doi: 10.3389/fbioe.2022.1037048

Загрузки

Опубликован

2024-07-23
Loading...