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
DOI:
https://doi.org/10.57231/j.ao.2024.8.2.030Ключевые слова:
мультиспиральная компьютерная томография, перелом орбиты, 3D модель, DICOM изображения, нейронные сетиАннотация
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.
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