Морфометрична характеристика кісток склепіння черепа людини для комп'ютерного моделювання

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БОНДАРЕНКО Ольга Володимирівна

УДК 611.714-14: 617.51

МОРФОМЕТРИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА

КІСТОК СКЛЕПІННЯ ЧЕРЕПА ЛЮДИНИ

ДЛЯ КОМП'ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

14.03.01 - нормальна анатомія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Харків - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Луганському державному педагогічному університеті імені Тараса Шевченка МОН України.

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор Виноградов

Олександр Анатолійович, Луганський державний педагогічний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри анатомії, фізіології людини та тварин

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор Бурих Михайло Прокопович, Харківський державний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри оперативної хірургії та топографічної анатомії;

доктор медичних наук, професор Шапаренко Павло Пилипович, Вінницький державний медичний університет ім. М.І.Пирогова МОЗ України, завідувач кафедри анатомії людини.

Провідна установа:

Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, кафедра оперативної хірургії і топографічної анатомії МОЗ України (м. Київ).

Захист відбудеться “30”_січня 2003 р. о 1330__ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.600.03 при Харківському державному медичному університеті МОЗ України (61022, м. Харків-22, проспект Правди, 12).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного медичного університету (61022, м. Харків-22, проспект Леніна, 4).

Автореферат розісланий “30” _грудня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

к.мед.н., доцент Терещенко А.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В останні роки значно розширилися показання до оперативних втручань на головному мозку (Ю.А.Зозуля, О.А.Цимейко, 1986, 1991; А.П.Ромоданов, 1986, 1992; A.Tartaglione et al., 1997). Ці втручання супроводжуються формуванням трепанаційного отвору в кістках склепіння черепа. Тому великого значення набуває вивчення краніотопографії і морфометрії кісток склепіння черепа у прикладному аспекті. Однак, впровадження у діагностичну практику нових електронних апаратів, пристроїв і методик (комп'ютерна томографія, ядерно-магнітний резонанс, ультразвукове дослідження, ангіографія та інш.), негативно відобразилося на поширення морфологічних досліджень щодо кісток склепіння черепа (І.В.Андреєва, 2000). Між тим, при наявності кісткового дефекту в склепінні черепа розвивається синдром трепанованих, який є причиною інвалідизації хворого (Ю.В.Зотов та ін., 1980; W.Zollner, 1993; Ю.Н.Вовк, И.В.Андреева, 1999, Виноградов О.А., 1998 - 2001). Тому в даний час питання лікування та реабілітації таких хворих зводиться до краніопластики кісткового дефекту черепа. Але, кістковопластична трепанація або первинна краніопластика при травматичних дефектах кісток склепіння черепа не завжди можлива. Це дає основу для розробки нових, оптимальних способів краніопластики.

У даний час за кордоном для краніопластики застосовують комп'ютерне сканування кісток склепіння черепа з наступним комп'ютерним моделюванням імплантата (H.Karcher, 1992; P.Solar et al., 1992; H.Eufinger et al., 1995). Цей спосіб, поряд з безперечно позитивним ефектом у порівнянні з існуючими способами краніопластики, має ряд істотних недоліків. По-перше, не враховуються індивідуальні особливості конфігурації зовнішньої та внутрішньої поверхонь кісткових пластинок у ділянці відсутньої частки кістки (И.В.Андреева, 1998; Ю.Н.Вовк, И.В.Андреева, 1999). Це веде до того, що після краніопластики залишається косметичний дефект, виражений тим більше, чим більше площа відсутньої частки кісток. По-друге, при комп'ютерному скануванні з наступним виготовленням імплантату не враховується індивідуальна товщина відсутньої частки кісток. При цьому імплантат може натискати на тверду мозкову оболонку, що веде до розвитку менінгеальної симптоматики, інвалідизації, а у важких випадках і до смерті хворого від набряку-набухання головного мозку (Д.Б.Беков, 1965, 1979; Ю.Н.Квитницкий-Рыжов, 1988; А.А.Виноградов, 1997-2001).

Крім того, такий спосіб моделювання не звільняє нейрохірурга від необхідної корекції як форми, так і розмірів імплантату безпосередньо під час операції. Це, з одного боку, продовжує час операції, з іншого боку - не оптимізує імплантат за товщиною крайового дефекту кісток і кривизни зовнішньої та внутрішньої поверхонь, що особливо важливо.

Актуальність теми дослідження продиктована й недостатнім висвітленням у літературі морфометричних параметрів індивідуальної анатомічної мінливості кісток склепіння черепа для комп'ютерної обробки з можливістю наступного моделювання як черепа в цілому, так і окремих його кісток і ділянок.

Вивчення індивідуальної мінливості кривизни поверхонь зовнішньої й внутрішній поверхонь кісток склепіння черепа є також актуальним питанням для підбору імплантату при краніопластиці (D.Kohan et al., 1989; C.D.Damien et al., 1991, 1995; А.Е.Дунаевский та ін., 1992; P.D.Costantino et al., 1992; P.Solar et al., 1992; M.Raffaini, P.Costa, 1994; А.Н.Коновалов та ін., 1994; H.Eufinger et al., 1995; I.Cole et al., 1996).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертація є частиною науково-дослідної роботи Луганського державного педагогічного університету імені Тараса Шевченка під номером державної реєстрації 019800026641 “Механізми адаптації до факторів навколишнього середовища”. Автор є виконавцем розділу морфофункціональне обгрунтування краніопластики у хворих з синдромом трепанованих.

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є комплексне морфометричне вивчення індивідуальної анатомічної мінливості конфігурації поверхні кісток склепіння черепа у взаємозв'язку з площинними координатними точками на зовнішній і внутрішній кісткових пластинках для побудови комп'ютерної моделі склепіння черепа з метою створення імплантату для закриття дефекту кісток склепіння черепа.

Відповідно меті дослідження були поставлені задачі:

1. Визначити кількісні показники площинних координатних точок у трьох вимірах на зовнішній і внутрішній поверхнях кісток склепіння черепа.

2. Вивчити індивідуальну анатомічну мінливість конфігурації зовнішньої поверхні склепіння черепа людини за допомогою парабол і комп'ютерної моделі.

3. Визначити можливість використання комп'ютерних програм Automated Computer Aided Drafting (AutoCAD: AutoShade, AutoFlix) і Light Wave Modeler 5.5. 3D Studio Max для комп'ютерного моделювання анатомічних об'єктів, зокрема, кісток склепіння черепа.

4. По отриманих морфометричних показниках і з обліком індивідуальної анатомічної мінливості площинних координатних точок і конфігурації кісток побудувати комп'ютерну модель склепіння черепа людини.

5. Визначити відповідність кількісних параметрів і форми комп'ютерної моделі з кістковим аналогом.

6. Створення імплантату за допомогою розробленої комп'ютерної моделі кісток склепіння черепа.

Об'єкт дослідження: склепіння черепа людини з брахі-, мезо- і доліхоцефалічною формами черепа.

Предмет дослідження: площинні координатні точки зовнішньої і внутрішньої кісткових поверхонь і конфігурація кісток склепіння черепа.

Методи дослідження: для досягнення мети дослідження були використані краніометричні методики, а також комп'ютерне моделювання за допомогою комп'ютерної програми 3D Studio Max. Для побудови імплантата проведене рентгенографічне дослідження черепа з послідуючим введенням в програму рентгенограми, яку суміщували з комп'ютерною моделлю кісток склепіння черепа для виготовлення комп'ютерної моделі імплантату.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше проведене комплексне вивчення індивідуальної анатомічної мінливості конфігурації зовнішньої поверхні кісток склепіння черепа людини у взаємозв'язку з площинними координатними точками. Виявлені крайні форми й діапазон індивідуальної анатомічної мінливості конфігурації кісток склепіння черепа з брахі-, мезо- та доліхоцефалічною його формами. Виділено площинні координатні точки як для зовнішньої, так і для внутрішньої поверхні кісток склепіння черепа, що були представлені в трьохмірній системі координат. Установлено, що кількість, положення, морфометричні параметри і характер розподілу площинних координатних точок корелюють із формою черепа людини.

Встановлено, що кістки склепіння черепа мають різну конфігурацію зовнішньої поверхні, яка формується параболічними кривими й колами, що визначають кривизну поверхні даної ділянки кістки. Показано, що комп'ютерна модель склепіння черепа людини за кількісними параметрами й формою збігається зі своїм кістковим аналогом. Визначено, що отриманий за допомогою комп'ютерної моделі імплантат для закриття кісткового дефекту склепіння черепа за формою, конфігурацією поверхонь і товщиною цілком збігається з відсутньою ділянкою кістки.

Практичне значення одержаних результатів. У процесі дослідження встановлені крайні форми й діапазон індивідуальної анатомічної мінливості конфігурації зовнішньої і внутрішньої кісткових пластинок у взаємозв'язку з площинними координатними точками кісток склепіння черепа. Це дозволило створити таблиці кількісних показників координат площинних точок для трьох груп черепів - брахі-, мезо- і доліхоцефалів, що дає можливість комп'ютерного моделювання кісток склепіння черепа за допомогою комп'ютерної програми 3D Studio Max 3.1 .

Визначені краніотопографічні кількісні показники склепіння черепа дали можливість побудувати комп'ютерні моделі кісток склепіння черепа, що ідентичні кістковим аналогам і характеризуються тими ж особливостями конфігурації й товщиною кісток склепіння черепа.

Запропонований спосіб опису конфігурації поверхні кісток склепіння черепа дає можливість більш точно відтворити краніотопографію склепіння черепа в прикладному аспекті, наприклад, при комп'ютерному моделюванні імплантату для закриття кісткового дефекту. Приведені в роботі площинні координати точок зовнішньої і внутрішньої пластинок кісток склепіння черепа дозволяють ідентифікувати товщину кісток в окремо взятій точці ділянки кістки. Це є підготовчим матеріалом для розробки способів закриття дефектів у кістках склепіння черепа при первинній і вторинній краніопластиці з застосуванням комп'ютерного моделювання кісток склепіння черепа.

Отримані результати можуть бути використані в науково-дослідній роботі, практичній охороні здоров'я й у педагогічному процесі. Комп'ютерна модель склепіння черепа може бути використана для моделювання головних уборів як цивільних, так і спеціального призначення.

Основні результати проведеного дослідження впроваджені в учбовий процес і науково-дослідну роботу на кафедрах морфологічного та нейрохірургічного профілю в ряді медичних та педагогічних вищих учбових закладів України, а також для практичного застосування в нейрохірургічних і нейротравматологічних відділеннях.

Особистий внесок здобувача. Автор самостійно виконала набір анатомічного матеріалу для дослідження, провела морфометричні дослідження, описала конфігурацію поверхні зовнішньої кісткової пластинки. Розробила ряд методик, які дозволили більш детально вивчити кривизну поверхні кісток склепіння черепа та побудувати комп'ютерну модель склепіння черепа. Автор самостійно провела серію досліджень на деяких комп'ютерних програмах для вибору такої, яка може бути застосована у побудові моделей анатомічних об'єктів. Автор самостійно виконала статистичний аналіз цифрових даних, узагальнила результати досліджень, встановила їх закономірності. В роботах, які були опубліковані у співавторстві, пошукувачу належить більше 90% надрукованого матеріалу дослідження.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дослідження апробовані на конференціях і конгресах республіканського і міжнародного значення: Конференція молодих вчених Луганського державного медичного університету (Луганськ, Україна, 2001, 2002 р.); 3-й Конгрес нейрохірургів країн Причорномор'я (Одеса, Україна, 2001 р.); 96. Versammlung der Anatomischer Gesellschaft (Munster, Germany, 2001); Winter Meeting “The Evolution of Developmental Mechanisms” (Royal Holloway College, Egham, Great Britain, 2001); Конференція, присвячена Дню науки Луганського державного педагогічного університету імені Тараса Шевченка (Луганськ, 2000 - 2002 р.).

Публікації. За темою дисертації надруковано 9 наукових робіт, впроваджено 3 раціоналізаторські пропозиції. Подана 1 заявка на винахід: “Спосіб моделювання імплантату для закриття дефекту кісток склепіння черепа” за №2002076200.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 149 сторінках машинописного тексту. Вона складається з вступу, огляду літератури, розділу, що характеризує матеріал і методи дослідження, 2 розділів досліджень, заключення, що містить аналіз отриманих даних та їх обговорення, висновків та списку літератури, що містить 156 джерел, у тому числі 91 - іноземних.

У роботі представлено 14 таблиць і 33 малюнка.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження. Дослідження виконане на 60 склепіннях черепів, які були взяті від трупів людей обох статей у віці від 26 до 87 років, що при житті не мали внутрішньочерепної патології.

Кількість чоловічих склепінь черепа склала 63,33%, їхній розподіл за формою черепа був таким: брахіцефали склали 78,95%; мезоцефали - 13,16%; доліхоцефали - 7,89%. Кількість жіночих склепінь черепа склало 36,67% від загального числа. Розподіл черепів жінок за формою черепа мало наступні пропорції: брахіцефали склали 54,55%; мезоцефали - 27,27%; доліхоцефали -18,18%. Брахіцефали склали основну групу анатомічних препаратів. Їх було 70,0%. Мезоцефалів було 18,33% і доліхоцефалів - 11,67%.

Кожне склепіння черепа піддавали комплексному краніометричному дослідженню за допомогою розробленого нами пристрою (посвідчення на рацпропозицію № 001/P від 13.03.2002 р.), що дозволяє визначати площинні координатні точки на зовнішній і внутрішній поверхнях склепіння черепа.

Кривизну кісток склепіння черепа вивчали методом контактного сполучення профілю кісток із ділянками лекальних елементів кривих - Y = Х2 (квадратична парабола), Y = Х3 (кубічна парабола) і Y = Х2/2 (напівквадратична парабола) (посвідчення на рацпропозицію № 002/P від 15.03.2002 р.).

При комп'ютерному моделюванні склепіння черепа апробовано кілька комп'ютерних програм (Automated Computer Aided Drafting - AutoCAD, AutoShade, AutoFlix, Light Wave Modeler 5.5). Цілком побудувати комп'ютерні моделі зовнішньої і внутрішньої поверхонь склепіння черепа людини за краніотопографією площинних координатних точок, а також об'єднати їх у єдине ціле дозволила програма 3D Studio Max 3.1 Final Release.

Отримані в процесі дослідження цифрові дані обробляли методами варіаційної статистики з застосуванням ЕОМ. Робили обчислення середньої арифметичної вибірки (М), помилки середньої арифметичної (±m), коефіцієнта кореляції (Rxy) і його помилки (±r). Вірогідність отриманих даних (p<) визначали за таблицями Стьюдента. Корекцію тексту, побудову таблиць і графіків здійснювали на комп'ютері. Застосовували програми Windows 98, MicroSoft Word 8.0, CorelDRAW 5.0. Зображення переносили на папір лазерним принтером EPSON EPL - 9000 Epson Script.

Результати дослідження та їх аналіз. При вивченні конфігурації склепіння черепа за допомогою контактного сполучення лекальних елементів парабол і кіл з координатною сіткою на черепі встановлено, що конфігурація поверхні черепа брахі-, мезо- і доліхоцефалів відрізняється. Однак, при аналізі фронтальних перетинів встановлено, що конфігурація луски потиличної кістки для всіх трьох форм черепа практично однакова. Для конфігурації тім'яної кістки у фронтальних перетинах у брахіцефалів характерна перевага параболічних функцій на ділянці від фронтального шва попереду до середини відстані від glabella до opistocranion. На цій ділянці в мезоцефалів парабол значно менше, а в доліхоцефалів вони відсутні. Луска скроневої кістки й прилеглі до неї відділи тім'яної кістки у всіх типах черепів описуються на більшому протязі ділянками парабол Y = Х2 , Y = Х3 і Y = Х2/2. Однак у брахіцефалів лінія перегину більш вертикально розташованих луски скроневої кістки і частини тім'яної кістки у власне сферичну його частину по відношенню до мезо- і доліхоцефалів розташовується по перетині х = 6. У мезоцефалів ця лінія розташовується по перетині х = 5, у доліхоцефалів - по перетині х = 4.

На наш погляд, це пов'язано з перевагою в доліхоцефалів подовжніх розмірів черепа над поперечними. Інша частина тім'яної кістки в брахі-, мезо- і доліхоцефалів описується переважно дугами кіл з різними радіусами, причому ця ділянка в доліхоцефалів витягнута у сагітальному напрямку, а в брахіцефалів - у фронтальному, у мезоцефалів - займає проміжне положення.

Конфігурація луски лобової кістки у фронтальних перетинах має такі особливості. Частина лобової луски до межі росту волосся у всіх трьох формах черепів відповідає колу з радіусом R = 5. Ділянка лобового бугра описується в брахіцефалів дугою кола з радіусом R = 4,5, у мезоцефалів - дугою кола з радіусом R = 3, у доліхоцефалів - з радіусом кола R = 4. Це, на наш погляд, свідчить про більшу ширину лобової кістки в брахіцефалів, і меншу - у мезо- і доліхоцефалів. Інша частина лобової кістки в брахі- і доліхоцефалів має складну конфігурацію, яка описується колами й параболами. У мезоцефалів значна частина лобової луски від межі росту волосся до фронтального шва відповідає у фронтальних перетинах дузі кола з радіусом R = 7,5.

При вивченні конфігурації поверхні черепа в сагітальних перетинах установлено, що ділянка потиличної кістки та ламбдавидного шва має складну конфігурацію, яка описується різними параболами у всіх трьох типів черепів.

Ділянка тім'яних бугрів відповідає переважно формі парабол у брахі-, мезо- і доліхоцефалів.

Парасагітальна ділянка в сагітальних перетинах у мезо- і доліхоцефалів описується дугами кіл з радіусами R = 8 і R = 9, а в брахіцефалів - колом з радіусом R = 7 і параболами Y = Х2 і Y = Х2/2. Збільшення радіуса кривизни сагітальних перетинів у мезо- і доліхоцефалів у порівнянні з брахіцефалами, на наш погляд, указує на зміну співвідношення поперечного й подовжнього розмірів черепа з перевагою подовжніх розмірів над поперечними у доліхо- і мезоцефалів.

Луска скроневої кістки й прилеглі до неї частини тім'яної кістки в брахі-, мезо- і доліхоцефалів відповідають переважно частинам різних парабол.

Центральна частина тім'яної кістки при будь-якій формі черепа найчастіше в сагітальних перетинах описується дугами кіл.

Ділянка фронтального шва в цих перетинах у брахіцефалів описується параболічними функціями, у мезоцефалів медіальний відділ перетинів описується колами, латеральний - параболами. У доліхоцефалів ділянка фронтального шва відповідає дугам кіл, однак вони також мають ділянку, яка виражена параболами. Остання розташована на поверхні лобової кістки поблизу фронтального шва. Інші відділи лобової луски при будь-яких формах черепа описуються дугами кіл.

При зіставленні фронтальних і сагітальних перетинів виявлені ділянки сполучення, які описуються дугами кіл. У ділянці лобової кістки від лінії розпилювання черепа знизу до межі росту волосся вгорі й до медіального краю лобових бугрів із латеральної сторони поверхня кісток має постійну конфігурацію. Вона описується перетинанням дуг кіл з радіусом R = 5 у фронтальній площині у всіх формах черепа і з радіусами R = 6,5 (у брахіцефалів), R = 7 (у мезоцефалів) і R = 7,5 (у доліхоцефалів) у сагітальній площині. У мезо- і доліхоцефалів верхня межа ділянки знаходиться вище межі росту волосся і на 2 - 2,5 см не досягає фронтального шва. Менший радіус кривизни сагітальних перетинів у брахіцефалів указує на більш опуклу конфігурацію чола.

Ділянка лобових бугрів у брахі- і мезоцефалів подана групою ділянок сполучення кіл, а у доліхоцефалів - однією ділянкою. У фронтальній площині на відстані 2 см від фронтального шва у брахі-, мезо- і доліхоцефалів виявлена ділянка зі сферичною поверхнею з радіусом R = 7 - 7,5.

У центральній частині тім'яної кістки брахіцефали мають велику ділянку зі сферичною поверхнею з радіусом R = 6,5 - 7. Також брахіцефали мають малу сферичну ділянку з радіусом R = 6,5 - 7. На відстані 3 - 4 см попереду від місця перетинання сагітального й ламбдавидного швів брахіцефали мають ділянку кісток сферичної форми з радіусом R = 7 - 7,5. Подібних ділянок кісток у мезо- і доліхоцефалів немає.

У мезоцефалів у тім'яній кістці виявлена безліч ділянок, де перетинаються дуги кіл. Однак їхня численність і незначний розмір утрудняє загальне уявлення про конфігурацію кістки.

Доліхоцефали в тім'яної кістки мають групу великих ділянок, де перетинаються дуги кіл. За фронтальним швом до середини відстані розташовується ділянка з постійною конфігурацією, де радіус фронтальних перетинів складає R = 6, сагітальних - R = 9. У ділянці vertex радіус фронтального перетину дорівнює R = 7, сагітального - R = 9. За vertex є ділянка кісток, форма якої наближається до сферичної.

Інші відділи лобової, тім'яної, скроневої та потиличної кісток у брахі-, мезо і доліхоцефалів мають ще більш складну конфігурацію, яка описується параболічними функціями та їх сполученням з дугами кіл. Тому для цілісного опису конфігурації кісток поверхні черепа необхідна побудова комп'ютерної моделі черепа, яку можна було б використовувати для попереднього виготовлення імплантату з урахуванням косметичних потреб для вторинної краніопластики.

Вивчення конфігурації склепіння черепа способом накладення параболічних лекал дає можливість зобразити конфігурацію черепа у вигляді математичної моделі, що може бути використана при комп'ютерному моделюванні кісток склепіння черепа.

Проведене дослідження дозволило встановити, що побудова комп'ютерної моделі кісток склепіння черепа в програмі 3D Studio Max можливо при дотриманні ряду умов. По-перше, необхідні виміри показників площинних координатних точок зовнішньої і внутрішньої поверхонь склепіння черепа. По-друге, необхідні кількісні показники координатних точок периметра лінії розпилювання зовнішньої і внутрішньої кісткових пластинок склепіння черепа в горизонтальній площині. По-третє, комп'ютерні моделі зовнішньої і внутрішньої поверхонь склепіння черепа будуються незалежна одна від одної. По-четверте, для контролю за вірністю побудови конфігурації кісткових поверхонь комп'ютерної моделі склепіння черепа треба їх зіставляти з даними параболічних вимірювань.

Зіставлення площинних координатних точок зовнішньої і внутрішньої поверхонь склепіння черепа виявило їхній зв'язок із формою черепа. Площина побудови в залежності від форми черепа мала вид прямокутника, конфігурація якого була неоднаковою у брахі-, мезо- і доліхоцефалів. У мезоцефалів на координатній платі площина побудови мала вид прямокутника, у якого подовжній (передньо-задній) розмір перевищував поперечний у 1,25 - 1,34 рази. У доліхоцефалів вона мала вид витягнутого в передньо-задньому напрямку прямокутника. Кількісні показники корелювали в досліджуваних групах черепів і вказували на прямий, сильний і достовірний зв'язок змін показників зі зміною форми черепа. Коефіцієнт кореляції та його помилка в порівнюваній групі черепів "брахіцефали-мезоцефали" були 0,786 ±0,27 при р<0,05, у групі “брахіцефали-доліхоцефали” - 0,812 ±0,22 при р<0,001, у групі “мезоцефали-доліхоцефали” - 0,705 ±0,41 при р<0,05.

Уведення в програму площинних координатних точок дозволило побудувати стрічки, що відповідали конфігурації вихідного склепіння черепа в передньо-задньому напрямку із відстанню 10 мм. Від серединної лінії спочатку нарощували стрічки лівої сторони зовнішньої пластинки склепіння черепа. Після завершення операції вводили показники для правої половини.

Зливаючи стрічки, формували модель зовнішньої кісткової пластинки склепіння черепа, що була ідентична кістковому аналогу. За цим планом будували модель внутрішньої кісткової пластинки склепіння черепа.

По закінченні побудови моделей обох кісткових пластинок їх поєднували в єдиний комплекс, що відображав модель кісток склепіння черепа.

При створенні комп'ютерної моделі склепіння черепа ми врахували недоліки відомих способів краніопластики. Тому, створений за допомогою запропонованої тривимірної моделі склепіння черепа імплантат відповідав формі, конфігурації й товщині відсутньої частки кістки.

Для демонстрації на комп'ютерній моделі позначили кістковий дефект. Потім створювали комп'ютерну модель відсутньої ділянки кістки, тобто виконали комп'ютерне моделювання імплантату. Отримана комп'ютерна модель імплантату цілком повторює конфігурацію зовнішньої і внутрішньої поверхонь відсутньої ділянки кістки, її розміри, товщину та форму периметра.

Проведене нами дослідження по вивченню площинних координатних точок на зовнішній і внутрішній поверхнях склепіння черепа у взаємозв'язку з конфігурацією поверхні кісткових пластинок дозволило побудувати комп'ютерну модель склепіння черепа, що ідентична кістковому аналогу. Ця робота має практичне значення для нейрохірургії та нейротравматології і є підготовчим етапом комп'ютеризації краніопластики на основі морфометричних характеристик кісток склепіння черепа.

ВИСНОВКИ

1. Основою комп'ютерного моделювання кісток склепіння черепа є показники площинних координатних точок зовнішньої і внутрішньої поверхонь, а також кількісні показники координатних точок периметра лінії розпилювання зовнішньої і внутрішньої кісткових пластинок склепіння черепа в горизонтальній площині, що індивідуально мінливі і залежать від форми черепа. У брахіцефалів площина побудови порівнянна з квадратом, а в доліхоцефалів - має вид прямокутника, у якого переважає переднє-задній розмір. Площина побудови мезоцефалів займає проміжне положення.

2. Конфігурація зовнішньої поверхні склепіння черепа людини, яка визначена за допомогою парабол, має виражену індивідуальну анатомічну мінливість. У брахіцефалів радіус кривизни в поздовжньому і поперечному перетинах практично однаковий, тоді як у мезо- і доліхоцефалів радіус кривизни поздовжнього перетину перевищує радіус кривизни поперечного перетину тим більше, чим менше показник черепного індексу. У фронтальних перетинах конфігурація луски потиличної кістки для всіх трьох форм черепа практично однакова.

3. Комп'ютерні програми Automated Computer Aided Drafting (AutoCAD: AutoShade, AutoFlix) і Light Wave Modeler 5.5 при морфологічних дослідженнях можуть бути використані для побудови тривимірної моделі анатомічних об'єктів зі складною конфігурацією поверхонь. Однак ці програми не можуть бути використані для побудови комп'ютерної моделі кісток склепіння черепа, тому що не дають можливості об'єднання зовнішньої і внутрішньої кісткових поверхонь. Це забезпечує комп'ютерна програма 3D Studio Max, що є універсальною системою автоматизованого проектування комп'ютерних моделей анатомічних об'єктів, зокрема, кісток склепіння черепа при виготовленні імплантатів для краніопластики.

4. Комп'ютерні моделі зовнішньої і внутрішньої поверхонь кісток склепіння черепа будуються поза залежністю одна від одної, а потім поєднуються, формуючи загальну комп'ютерну модель кісток склепіння черепа. Комп'ютерна модель кісток склепіння черепа, яка побудована з урахуванням індивідуальної мінливості конфігурації поверхні зовнішньої і внутрішньої кісткових пластинок, є основою для моделювання імплантату для закриття дефекту кісток склепіння черепа.

5. Побудована комп'ютерна модель склепіння черепа людини за розмірами, формою і конфігурацією зовнішньої і внутрішньої кісткових пластинок цілком збігається зі своїм кістковим аналогом.

6. Виготовлений за допомогою комп'ютерної моделі кісток склепіння черепа імплантат цілком повторює конфігурацію зовнішньої і внутрішньої поверхонь відсутньої ділянки кістки, її розміри, товщину та форму периметра.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Компьютерное моделирование свода черепа человека для краниопластики дефекта костной ткани после оперативного лечения отека-набухания головного мозга // Український медичний альманах. - 2000. - Т.3, №4. - С.42 - 44. (Співавтори: Вовк Ю.Н., Виноградов А.А., Андреева И.В.).

2. Кістковий каркас черепа людини // Буковинський медичний вісник. - 2001. - Т.5, №1. - С. 144 - 147. (Співавтори: Виноградов О.А., Андреєва І.В.).

3. Краніотопографія товщини кісток склепіння черепа у чоловіків // Науковий вісник Ужгородського університету. - 2001. - Серія “Медицина”. - Вип. 13. - С. 22 - 25. (Співавтори: Виноградов О.А., Андреєва І.В.).

4. Сучасні аспекти методичної підготовки вчителя з анатомії людини // Науково-методичні підходи до викладання природничних дисциплін в освітніх закладах ХХІ століття. - Полтава, 2001. - С. 115 - 118. (Співавтори: Виноградов О., Андреєва І., Боярчук О., Мусієнко В.).

5. До методики комп'ютерного моделювання склепіння черепа людини // Український медичний альманах. - 2001. - Т.4, №5. - С. 10 - 12. (Співавтори: Виноградов О.А., Андреєва І.В.).

6. Моделювання кісток склепіння черепа людини в єдиний анатомічний комплекс для послідуючого планування краніопластики їхніх дефектів // Український медичний альманах. - 2001. - Т.4, №2. - С.26- 28.

7. Modeling of the human skull vault bone configuration // Annals of Anatomy. - 2001. - V. 194. -№1, Suppl. (Germany). - P.234. (Співавтори: Vinogradov A.A., Andreeva I.V., Rudenko E.F.).

8. Individual variability of thickness and configuration of the frontal bone and its significance for cranioplasty // Winter Meeting “The Evolution of Developmental Mechabisms”, Royal Holloway College, Egham, Surrey, UK. - 2001. - P. 39. (Співавтори: Andreeva I.V., Rudenko E.F.).

9. Параболические характеристики конфигурации свода черепа брахицефалов // Український медичний альманах. - 2002. - Т.5, №1. - С.31 - 34.

череп дослідження краніометричний

АНОТАЦІЯ

Бондаренко О.В. Морфометрична характеристика кісток склепіння черепа людини для комп'ютерного моделювання. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.01 - нормальна анатомія. - Харківський державний медичний університет МОЗ України, Харків, 2002.

Дослідження виконане на 60 склепіннях черепів. Кожне склепіння черепа піддавали комплексному краніометричному дослідженню. Вивчали кривизну кісток склепіння черепа методом контактного суміщення ділянок кривих Y = Х2 (квадратична парабола), Y = Х3 (кубічна парабола) і Y = Х2/2 (напівквадратична парабола) із профілем кісток, для чого були виготовлені лекальні елементи ділянок цих кривих, а також кількісні показники площинних координатних точок. При комп'ютерному моделюванні використовували програму 3D Studio Max 3.1 Final Release, що дозволяє побудувати комп'ютерні моделі зовнішньої і внутрішньої поверхонь склепіння черепа людини, а також об'єднати їх у єдине ціле. При створенні комп'ютерної моделі склепіння черепа були враховані недоліки відомих способів краніопластики. На комп'ютерній моделі умовно позначили дефект. Потім створювали комп'ютерну модель відсутньої ділянки кістки. Отримана комп'ютерна модель імплантату цілком повторювала конфігурацію зовнішньої і внутрішньої поверхонь відсутньої ділянки кістки, його розміри, товщину і форму периметра. Запропонована методика побудови комп'ютерної моделі склепіння черепа може бути використана для виготовлення імплантату при закритті дефекту в черепі.

Ключові слова: склепіння черепа, морфометрія, комп'ютерна модель.

АННОТАЦИЯ

Бондаренко О.В. Морфометрическая характеристика костей свода черепа человека для компьютерного моделирования. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.01 - нормальная анатомия. - Харьковский государственный медицинский университет МОЗ Украины, Харьков, 2002.

Исследование выполнено на 60 сводах черепов, взятых от трупов людей обоего пола в возрасте от 26 до 87 лет. Количество мужских сводов черепа составило 63,33% (брахицефалы составили 78,95%; мезоцефалы - 13,16%; долихоцефалы - 7,89%). Количество женских сводов черепа составило 36,67% (брахицефалы составили 54,55%; мезоцефалы - 27,27%; долихоцефалы -18,18%). Брахицефалы составили основную группу анатомических препаратов (70,0%). Мезоцефалов было 18,33% и долихоцефалов - 11,67%. Каждый свод черепа подвергали комплексному краниометрическому исследованию. Изучали кривизну костей свода черепа изучали методом контактного совмещения участков кривых Y = Х2 (квадратичная парабола), Y = Х3 (кубическая парабола) и Y = Х2/2 (полуквадратичная парабола) с профилем костей, для чего были изготовлены лекальные элементы участков этих кривых, а также количественные показатели плоскостных координатных точек. При компьютерном моделировании апробировано несколько компьютерных программ (Automated Computer Aided Drafting - AutoCAD, AutoShade, AutoFlix, Light Wave Modeler 5.5 и 3D Studio Max 3.1 Final Release. Полностью построить компьютерные модели наружной и внутренней поверхностей свода черепа человека, а также объединить их в единое целое позволила программа 3D Studio Max 3.1 Final Release. При создании компьютерной модели свода черепа были учтены недостатки известных способов краниопластики. На компьютерной модели условно обозначали дефект. Затем создавали компьютерную модель отсутствующего участка кости, т.е. выполнили компьютерное моделирование имплантата. Полученная компьютерная модель имплантата полностью повторяла конфигурацию наружной и внутренней поверхностей отсутствующего участка кости, его размеры, толщину и форму периметра. Предложенная методика построения компьютерной модели свода черепа может быть использована для изготовления импланта при закрытии дефекта в своде черепа.

Ключевые слова: свод черепа, морфометрия, компьютерная модель.

SUMMARY

Bondarenko O.V. Morphometric characteristics of the human skull vault bones for computer modeling. - Manuscript.

Dissertation for the degree of the candidate of Medicine sciences on a speciality 14.03.01 - normal anatomy. - Kharkov State Medical University of Ukraine, Kharkov, 2002.

The research was carried out in 60 human skull vaults. The curve of the skull vaults was studied by the method of contact connection of districts of curves Y=X2, Y=X3, Y=X2/2 with bone configuration. The quantitative indexes of the square coordinate points were studied with the help of special device. The 3D Studio Max 3.1 Final Release program was used for computer model building of the external and internal bone plates and their connection in one model. During computer model building the negative peculiarities of the famous cranioplasty methods were taken into attention. The conditional defect was noted at the model. Then the computer model of the absent bone area was made. The received computer model of the implantat had the parameters of configuration of the external and internal surfaces of the absent bone area, its sizes, thickness and form of perimeter. The proposed method of the computer model building may be used in the implantat preparation for skull vault bone defect closing.

Key words: skull vault, morphometry, computer model.

Размещено на Allbest.ru