Введение
В современной клинической практике как часть комплексного обследования пациента с вентральной грыжей довольно часто применяется ультразвуковое исследование (УЗИ) ввиду его высокой специфичности (81,8%) [1]. УЗИ также является необходимой частью в диагностике первичных паховых грыж, однако оно оказывается малоинформативным при обследовании паховой области у ранее оперированных по этому поводу пациентов, особенно после операций с применением полипропиленовых сеток. В таких случаях компьютерная томография (КТ) является оптимальным методом визуализации, в том числе для дифференциальной диагностики с другими видами грыж, при сложностях в диагностике у пожилых пациентов [2—4] и в диагностике послеоперационных осложнений. КТ используют также при обследовании больных этой категории, когда дифференциальная диагностика между типами грыж и выбор тактики лечения вызывают затруднения. КТ позволяет выявлять такие осложнения, как раневая инфекция, образование серомы, кишечная непроходимость, ранение полых органов, мочевого пузыря и др. [5—8].
Врачу крайне важно иметь четкое представление о КТ-анатомии нормальных вариантов переднебоковой брюшной стенки для того, чтобы распознавать патологические состояния. При своевременной диагностике предрасполагающих факторов и при современном развитии технологии лечения позволяют минимизировать сроки нетрудоспособности и риск рецидива до 1,4—2% [9]. Спиральная КТ (СКТ) позволяет провести комплексную оценку оперированной паховой области и выполняется для уточнения предполагаемых послеоперационных осложнений после ненатяжной герниопластики протезирующей сеткой, для определения оптимальной тактики лечения осложнения — консервативное лечение, чрескожное или открытое хирургическое дренирование [5, 10, 11].
В данном исследовании мы детально изучили КТ-анатомию паховой области с целью подтверждения целесообразности ее применения для определения геометрических характеристик пахового канала. Наше исследование убедительно доказало, что в настоящее время изучение КТ-анатомии можно считать хорошей альтернативой препаровочной топографической анатомии на трупах.
Цель исследования — изучить особенности топографической анатомии пахового промежутка методом прямого 3D-сканирования, 3D-моделирования и анализа компьютерных томограмм случайной выборки больных (мужчин и женщин), не имеющих паталогических или послеоперационных изменений передней брюшной стенки для определения критериев предрасположенности к развитию паховых грыж.
Задачи:
1) изучить 220 компьютерных томограмм случайной выборки больных (мужчин и женщин) с различными видами патологии, не связанными с передней брюшной стенкой;
2) отработать методику идентификации и измерения структур паховой области с использованием программы Vidar DICOM Viewer;
3) изучить распределение количественных характеристик пахового канала в различных группах выборки (возраст, пол, тип телосложения и тип пахового канала);
4) используя топографо-анатомические методы исследования и прямое 3D-сканирование анатомического объекта, уточнить особенности топографии пахового промежутка и верифицировать точность измерений, полученных при КТ;
5) оценить закономерности изменения количественных характеристик пахового канала в различных группах выборки;
6) отработать методику создания параметрических 3D-моделей пахового канала с применением трехмерных реконструкций в ПО SolidWorks на основании количественных данных, полученных при изучении виртуальных срезов с помощью ПО Vidar DICOM Viewer.
Материал и методы
Принимая во внимание тот факт, что СКТ имеет в большей или меньшей степени выраженное отрицательное воздействие на организм, в ходе нашего исследования мы использовали данные КТ больных, которым ранее выполняли это исследование по какой-либо иной причине.
СКТ позволяет выполнять срезы в нескольких плоскостях, что делает возможным получать 3D-реконструкции сканируемой области. Кроме того, СКТ в отличие от УЗИ является более точным методом исследования. Томограммы, которые применяли в нашем исследовании, получены на аппарате Aquilion-TSX-101A. Срезы имели толщину и шаг от 0,5 до 1 мм, которые мы считали приемлемыми для идентификации и измерения различных анатомических структур и уточнения топографо-анатомических особенностей передней брюшной стенки.
Изучены результаты 220 КТ рандомизированной выборки больных, не имеющих патологических или послеоперационных изменений передней брюшной стенки. Из общей выборки исключены 15 исследований: 9 — по причине малоинформативности; 3 — из-за наличия объемного образования неясной этиологии в одной из паховых областей. В итоге нами рассмотрено 206 результатов КТ. Их анализ был осуществлен с помощью ПО Vidar DICOM Viewer в 3 плоскостях (фронтальная, сагиттальная, коронарная).
Анализ указанного количества результатов КТ позволил следующее:
1) уточнить размеры пахового промежутка;
2) идентифицировать и выполнить измерение глубокого и поверхностного паховых колец;
3) измерить длину пахового канала;
4) определить тип пахового промежутка;
5) косвенно определить тип телосложения пациента (после измерения поперечного индекса живота);
6) определить корреляцию между возрастом и типом пахового промежутка;
7) выявить корреляцию между полом и типом пахового промежутка;
8) определить корреляцию между типом телосложения и типом пахового промежутка;
9) апробировать методику анализа и измерения анатомических структур передней брюшной стенки и паховой области.
Все количественные данные и измерения фиксированы в форме таблицы, для их последующего анализа и статистической обработки с использованием статистического пакета Statistica-10.
С целью подробного изучения анатомо-топографических особенностей задней поверхности передней брюшной стенки был использован метод прямого 3D-сканирования (рис. 1). Данное исследование выполнено на 20 трупах людей мужского пола. Метод позволяет выполнить измерения анатомических параметров с точностью, превышающей любой другой метод измерения: прямое измерение на анатомическом материале и измерение с помощью 3D-реконструкций, полученных по данным КТ. Кроме того, 3D-сканы являются наиболее информативными и подробными кибернетическими аналогами реально существующих анатомических объектов, что позволяет использовать их для всестороннего изучения последних. В этом исследовании метод прямого 3D-сканирования использован для верификации точности измерений, полученных при изучении данных КТ.
Рис. 1. 3D-сканер Range Vision Spectrum при выполнении прямого сканирования задней поверхности передней брюшной стенки на анатомическом материале.
а — вид сзади; б — вид спереди.
При подготовке к выполнению 3D-сканирования проводили горизонтальный разрез передней брюшной стенки на 2—3 см ниже пупка длиной 15—20 см. Нижний лоскут рассеченной передней брюшной стенки прошивали 6—8 лигатурами, после чего его отворачивали кпереди и кверху, натягивая лигатуры и прикрепляя их к дуге патологоанатомического стола (см. рис. 1; рис. 2). После этого на приставной столик устанавливали 3D-сканер Range Vision Spectrum, выполняли раскладку «меток» и начинали сканирование задней поверхности передней брюшной стенки.
Рис. 2. 3D-сканограмма задней поверхности передней брюшной стенки.
Нижний лоскут раны поднят и фиксирован лигатурами к дуге (а); 3D-модель этой же области в режиме «сплошная заливка» (б). (3D-модель масштабирована и повернута под тем же углом к наблюдателю, что и на рис. 2, а).
После этого отделяли париетальный листок брюшины с предбрюшинной клетчаткой и выполняли тонкое препарование в проекции латеральной и медиальной паховых ямок, а также инъецирование нижних надчревных артерии и вены с целью улучшения их визуализации на фоне окружающих тканей. После этого на приставной столик устанавливали 3D-сканер Range Vision Spectrum, выполняли повторную раскладку «меток» и сканирование десерозированной задней поверхности передней брюшной стенки (рис. 3).
Рис. 3. 3D-сканограммы задней поверхности передней брюшной стенки. Показаны 3D-модели в режиме «сплошная заливка» при их различном расположении в пространстве.
а — исходные данные; б — измерения с применением ПО SolidWorks 2016 (Dassault Systèmes, Франция): выполнены измерения высоты и ширины глубокого пахового кольца слева.
Полученные 3D-модели подвергали дальнейшей обработке (удаление неинформативных фрагментов изображения; см. рис. 3, а). После первичной обработки измеряли следующие параметры: линейные размеры и площадь надпузырной, медиальной и латеральной паховых ямок, расстояние между латеральным краем латеральной паховой ямки и медиальным краем медиальной паховой ямки (длина пахового канала).
Обработку и учет результатов проводили в программе Microsoft Excel (Microsoft Corporation), построение графических моделей — с помощью пакета программ CorelDraw Graphics Suite X3 (Corel Corporation). Измерения на полученных 3D-моделях выполняли с применением ПО SolidWorks 2016 (Dassault Systèmes, Франция; см. рис. 3, б).
Результаты
КТ-анатомия пахового промежутка
Нами была разработана и использована на практике методика идентификации и измерения структур в паховой области с использованием программы Vidar DICOM Viewer:
1. На фронтальном срезе определяли лонное сочленение.
2. Устанавливали горизонтальную плоскость среза. Ориентирами при этом служили передние верхние подвздошные ости и гребни подвздошных костей. На этом этапе выполняли измерение межостного расстояния — distancia bispinalis (рис. 4).
Рис. 4. Distancia bispinalis (LBiS=240,8 мм).
Затем, также во фронтальной плоскости, производили измерение межреберного расстояния (distancia bicostarum), проводя прямую линию между срезами 10 ребер (рис. 5).
Рис. 5. Distancia bicostalis (LBiC=346,0 мм).
Процентное соотношение величины distancia bicostarum к значению distancia bispinalis позволяет оценить поперечный индекс живота пациента. Индекс более 100 соответствует мужской форме живота, индекс равный 100 — цилиндрической, а индекс менее 100 — женской форме живота. Индекс, равный 100, не был получен ни в одном наблюдении. Таким образом, в нашем исследовании фактически отсутствовал переходный тип между мужским и женским типами строения живота. По этой причине мы несколько изменили этот диапазон: мужской тип — более 105, цилиндрический — от 95 до 105, женский — менее 95.
3. С целью точной идентификации в плоскости среза пахового промежутка, последовательно анализировали срезы при смещении плоскости среза в медленном темпе от поверхности вглубь (рис. 6). Зона интереса ограничена сверху и медиально нижним краем внутренней косой мышцы, соединенной своей апоневротической частью с латеральным краем прямых мышц живота, и паховой связкой — снизу и латерально.
Рис. 6. Размеры (а: LR=45,4 мм, HR=17,6 мм; LL=45,5 мм, HL=19,4 мм) и площадь (б: SR=699,5 мм2; SL=648,1 мм2) пахового промежутка.
4. После этого выполняли фиксацию наиболее информативного положения. Измерения выполняли с использованием программы Vidar DICOM Viewer с точностью до одной сотой миллиметра (0,01 мм). Регистрировали по три измерения каждого параметра и фиксировали их среднее значение, что позволяло минимизировать погрешность измерения.
5. Описанным выше способом идентифицировали поверхностное паховое кольцо (рис. 7), которое визуализируется на самом переднем фронтальном срезе лобковой кости и лонного сочленения в виде треугольного образования, расположенного приблизительно на 2—3 см латерально от срединной линии.
Рис. 7. Размеры поверхностного пахового кольца (LR1=14,5 мм, LR2=16,2 мм, LR3=18,5 мм; LL1=14,2 мм, LL2=15,4 мм, LL3=16,4 мм) и его расстояние от срединной линии (LR=30,8 мм; LL=30,8 мм).
Поверхностное паховое кольцо ограничено тремя анатомическими структурами, которые придают ему треугольную форму (рис. 8). Размером L1 обозначена сторона, образованная межножковыми волокнами; размером L2 — сторона, образованная латеральной ножкой апоневроза наружной косой мышцы живота, а размером L3 — сторона, образованная медиальной ножкой апоневроза наружной косой мышцы живота.
Рис. 8. Поверхностное паховое кольцо.
а — схема (кольцо выделено красным): 1 — лонный бугорок, 2 — латеральная ножка апоневроза наружной косой мышцы живота (L2), 3 — паховая связка,
4 — апоневроз наружной косой мышцы живота, 5 — передняя верхняя ость подвздошной кости, 6 — прямые мышцы живота, 7 — медиальная ножка апоневроза наружной косой мышцы живота (L3), 8 — межножковые волокна (L1), 9 — лонное сочленение; б — компьютерная томограмма: L1 — межножковые волокна; L2 — латеральная ножка апоневроза наружной косой мышцы живота; L3 — медиальная ножка апоневроза наружной косой мышцы живота.
6. Глубокое паховое кольцо (рис. 9, 10) визуализировали на фронтальном срезе глубже, на уровне поперечной фасции и латеральнее от нижних надчревных сосудов. Во фронтальном сечении оно имеет чаще всего овальную форму.
Рис. 9. Размеры глубокого пахового кольца (HR=16,6 мм, WR=29,7 мм; HL=23,6 мм, WL=40,4 мм).
Рис. 10. Вариабельность размеров глубокого пахового кольца у одного и того же индивидуума.
7. Расстояние на фронтальном срезе от наружного латерального края поверхностного пахового кольца до медиального края глубокого пахового кольца составляет длину пахового канала (рис. 11).
Рис. 11. Длина пахового канала (LR=39,6 мм; LL=37,6 мм).
При анализе результатов исследования обнаружены следующие закономерности:
1. В рассмотренной выборке (n=06), выявлены лица, принадлежащие к 3 типам телосложения: астеническое (18 или 8,7%), нормостеническое (40 или 19,4%) и гиперстеническое (148 или 71,8%). Кроме того, выборку разделили по типам пахового промежутка: щелевидный (168 или 81,6%), овальный (31 или 15%) и треугольный (7 или 3,4%).
Результаты измерений отдельных структур передней брюшной стенки и паховой области приведены ниже, в табл. 1—4.
Таблица 1. Распределение количественных характеристик пахового канала выборки по возрасту, мм
| Характеристика | Все, n=198 | <40 лет, n=16 | 40—60 лет, n=80 | >60 лет, n=102 | р |
| Возраст, лет | 60,09±12,87 | 32,63±6,22 | 52,88±5,14 | 70,06±5,98 | — |
| Поперечный индекс живота | 114,27±13,22 | 111,27±15,75 | 114,83±14,24 | 114,29±11,98 | 0,618 |
| Высота пахового промежутка, мм | 13,45±5,91 | 10,89±4,2 | 12,98±5,97 | 14,21±5,99 | 0,074 |
| Длина пахового промежутка, мм | 39,14±13,21 | 37,41±12,43 | 36,08±12,32 | 41,81 ±13,55 | 0,012 |
| Площадь пахового промежутка, мм2 | 521,13±355,61 | 422,77±312,27 | 458,92±317,45 | 585,34±380,24 | 0,029 |
| Тип пахового промежутка | 1,18±0,42 | 1,13±0,34 | 1,13±0,33 | 1,24±0,49 | — |
| Высота глубокого пахового кольца, мм | 15,02±4,2 | 15,23±1,83 | 14,59±3,88 | 15,32±4,68 | 0,502 |
| Ширина глубокого пахового кольца, мм | 20,05±6,46 | 17,73±2,34 | 19,46±6,3 | 20,88±6,9 | 0,108 |
| Размеры поверхностного пахового кольца, мм: | |||||
| L1 | 13,43±3,43 | 11,61±2,71 | 13,57±3,84 | 13,6±3,11 | 0,086 |
| L2 | 14,5±3,68 | 14,04±3,95 | 14,73±3,7 | 14,39±3,65 | 0,725 |
| L3 | 18,99±4,8 | 17,16±4,56 | 18,93±4,59 | 19,33±4,98 | 0,244 |
| Расстояние от поверхностного пахового кольца до срединной линии, мм | 23,68±5,01 | 23,59±4,88 | 22,65±4,6 | 24,49±5,23 | 0,047 |
| Длина пахового канала, мм | 37,74±7,75 | 37,83±8,72 | 39,57±7,57 | 36,31±7,51 | 0,019 |
Таблица 2. Распределение количественных характеристик пахового канала выборки по полу
| Показатель | Женщины, n=97 | Мужчины, n=109 | p |
| Возраст, лет | 60,13±14,79 | 60,06±11,1 | 0,966 |
| Поперечный индекс живота | 108,01±9,91 | 119,48±13,4 | <0,001 |
| Высота пахового промежутка, мм | 12,08±4,84 | 14,59±6,48 | 0,003 |
| Длина пахового промежутка, мм | 36,92±12,82 | 40,98±13,3 | 0,031 |
| Площадь пахового промежутка, мм2 | 442,23±315,83 | 586,87±374,5 | 0,004 |
| Тип пахового промежутка | 1,12±0,33 | 1,23±0,49 | - |
| Высота глубокого пахового кольца, мм | 13,93 ±2,71 | 15,93±4,96 | 0,001 |
| Ширина глубокого пахового кольца, мм | 18,48 ±3,88 | 21,36±7,77 | 0,002 |
| Размеры наружного пахового кольца, мм: | |||
| L1 | 12,15±2,5 | 14,49±3,73 | < 0,001 |
| L2 | 13,4±3,44 | 15,41±3,64 | < 0,001 |
| L3 | 18,04±4,42 | 19,78±4,98 | 0,011 |
| Расстояние от поверхностного пахового кольца до срединной линии, мм | 24,6±4,55 | 22,91±5,26 | 0,017 |
| Длина пахового канала, мм | 38,32±6,99 | 37,26±8,34 | 0,339 |
Таблица 3. Распределение количественных характеристик пахового канала выборки по типу телосложения
| Показатель | Тип телосложения | |||
| астенический, n=15 | нормостенический, n=43 | гиперстенический, n=148 | p | |
| Возраст, лет | 42,6±17,35 | 61,85±11,4 | 60,8±12,12 | <0,001 |
| Поперечный индекс живота | 89,14±5,05 | 100,51±2,75 | 119,68±10,33 | <0,001 |
| Высота пахового промежутка, мм | 16,48±7,71 | 10,66±4,86 | 13,99±5,83 | 0,001 |
| Длина пахового промежутка, мм | 42,69±23,31 | 31,25±12,28 | 41,03±11,8 | <0,001 |
| Площадь пахового промежутка, мм2 | 743,95±615,35 | 344,36±271,64 | 553,85±337,27 | <0,001 |
| Тип пахового промежутка | 1,5±0,85 | 1,08±0,27 | 1,19±0,41 | — |
| Высота глубокого пахового кольца, мм | 17,46±5,93 | 13,56±3,65 | 15,25±4,12 | 0,013 |
| Ширина глубокого пахового кольца, мм | 24,12±11,95 | 19,43±6,04 | 19,94±6,02 | 0,111 |
| Размеры наружного пахового кольца, мм: | ||||
| L1 | 11,97±2,95 | 12,19±3,06 | 13,86±3,46 | 0,008 |
| L2 | 14,37±3,69 | 11,87±3,53 | 15,22±3,41 | <0,001 |
| L3 | 17,11±5,13 | 16,47±3,74 | 19,8±4,79 | <0,001 |
| Расстояние от поверхностного пахового кольца до срединной, линии мм | 26,42±5,15 | 24,98±5,15 | 23,14±4,87 | 0,024 |
| Длина пахового канала, мм | 31,85±10,83 | 38,01±8,12 | 38,07±7,3 | 0,047 |
Таблица 4. Распределение количественных характеристик пахового канала выборки по типу пахового канала
| Показатель | Тип пахового промежутка | |||
| щелевидный, n=165 | овальный, n=37 | треугольный, n=4 | р | |
| Возраст, лет | 59,83±13,27 | 61,07±11,23 | 64,67±1,15 | 0,736 |
| Поперечный индекс живота | 114,03 ±13,45 | 116,43±11,15 | 105,52±19,73 | 0,34 |
| Высота пахового промежутка, мм | 11,85±4,46 | 20,36±4,35 | 32,03±9,6 | <0,001 |
| Длина пахового промежутка, мм | 35,78±11 | 54,38±8,36 | 71,27±17,03 | <0,001 |
| Площадь пахового промежутка, мм2 | 402,43±228,18 | 1050,69±191,19 | 1753,77±91,61 | <0,001 |
| Тип пахового промежутка | 1±0 | 2±0 | 3±0 | — |
| Высота глубокого пахового кольца, мм | 14,52±3,94 | 16,97±4,39 | 23,1±3,16 | <0,001 |
| Ширина глубокого пахового кольца, мм | 19,44±5,96 | 21,66±6,07 | 37,63±11,04 | <0,001 |
| Размеры поверхностного пахового кольца, мм: | ||||
| L1 | 13,23±3,3 | 14,23±4,03 | 16,33±1,97 | 0,114 |
| L2 | 14,31±3,6 | 15,27±4,1 | 17,17±2,2 | 0,188 |
| L3 | 18,76±4,6 | 19,6±5,63 | 25,6±1,56 | 0,037 |
| Расстояние от поверхностного пахового кольца до срединной линии, мм | 24±4,99 | 21,18±4,13 | 30,8±1,21 | 0,001 |
| Длина пахового канала, мм | 37,8±7,91 | 38,45±6,16 | 27,57±8,56 | 0,066 |
2. Согласно полученным данным, высота пахового промежутка (p=0,074) равно как и площадь пахового промежутка (p=0,029) увеличиваются с увеличением возраста. Достоверного отличия между типом пахового промежутка и возрастом не выявлено. Достоверные отличия между возрастом и размерами внутреннего пахового кольца, наружного пахового кольца, длины пахового канала также не выявлены.
3. Значение поперечного индекса живота у мужчин в среднем было больше, чем у женщин (p<0,001). Высота (p=0,003) и длина (p=0,031) пахового промежутка у мужчин оказались также больше, чем у женщин. Площадь пахового промежутка у мужчин была больше, чем у женщин (p=0,004). Высота и ширина внутреннего пахового кольца была больше у мужчин, чем у женщин (p=0,001; 0,002 соответственно). Размеры поверхностного пахового кольца (L1, L2, L3) больше у мужчин, чем у женщин (p<0,001; <0,001; =0,011 соответственно). В то же время расстояние от срединной линии до поверхностного пахового кольца оказалось меньше у мужчин, чем у женщин (p=0,017). Достоверных отличий в длине пахового канала мужчин и женщин выявлено не было, так же как и не было выявлено достоверных отличий по типу пахового промежутка.
Согласно нашим наблюдениям, нормо- и гиперстенический типы телосложения встречаются в большей степени у лиц старшего возраста (p<0,001). Поперечный индекс живота у лиц гиперстенического типа телосложения больше, чем у нормостенического. В то же время у нормостенического типа он больше, чем у астенического типа телосложения (p<0,001). Высота пахового промежутка у лиц нормостенического типа телосложения меньше, чем у лиц с астеническим типом (p=0,001). Высота пахового промежутка у лиц нормостенического типа телосложения меньше, чем у лиц с гиперстеническим типом (p=0,001). Высота пахового промежутка у лиц астенического типа телосложения больше, чем у лиц гиперстенического (p=0,001). Длина пахового промежутка у лиц нормостенического типа телосложения меньше астенического (p<0,001); Длина пахового промежутка у лиц нормостенического типа телосложения меньше, чем у гиперстенического (p<0,001). Длина пахового промежутка у лиц астенического типа телосложения больше, чум у лиц гиперстенического телосложения (p<0,001). Площадь пахового промежутка у лиц нормостенического типа телосложения меньше, чем у лиц астенического типа (p<0,001).
Площадь пахового промежутка у лиц нормостенического типа телосложения меньше, чем у лиц гиперстенического типа (p<0,001); площадь пахового промежутка у лиц астенического типа телосложения больше, чем у лиц гиперстенического типа (p<0,001). Достоверной корреляции между типом телосложения и типом пахового промежутка выявлено не было. Высота глубокого пахового кольца у лиц нормостенического типа телосложения меньше, чем у лиц с астеническим типом (p=0,013). Высота глубокого пахового кольца у лиц нормостенического типа телосложения меньше, чем у лиц с гиперстеническим типом телосложения (p=0,013). Высота глубокого пахового кольца у лиц астенического типа телосложения больше, чем у лиц гиперстенического типа (p=0,013). Достоверной корреляции между шириной глубокого пахового кольца и типом телосложения выявлено не было. Размер L1 поверхностного пахового кольца у лиц астенического типа телосложения оказался меньше, чем у лиц нормостенического типа, а у гиперстенического типа — больше, чем у лиц нормостенического типа телосложения (p=0,008). Размеры поверхностного пахового кольца (L2, L3) у лиц нормостенического типа телосложения были меньше, чем у лиц астенического типа (p<0,001; p<0,001); размеры поверхностного пахового кольца (L2, L3) у лиц нормостенического типа телосложения были меньше, чем у лиц гиперстенического (p<0,001; p<0,001). Размеры поверхностного пахового кольца (L1, L2, L3) у лиц астенического типа телосложения меньше, чем у лиц гиперстенического (p=0,008; p<0,001; p<0,001). Расстояние от срединной линии до поверхностного пахового кольца у лиц астенического типа телосложения больше, чем у нормостенического, а у нормостенического — больше чем у лиц гиперстенического типа телосложения (p=0,024). Длина пахового канала у лиц астенического типа телосложения меньше, чем у лиц нормостенического и гиперстенического типов телосложения (p=0,047). Существенного отличия в длине пахового канала у лиц с разными типами телосложения выявлено не было.
Высота, длина и площадь пахового промежутка при щелевидном типе пахового промежутка меньше, чем при овальном, а при овальном — меньше, чем при треугольном (p<0,001; p<0,001; p<0,001). Высота и ширина внутреннего пахового кольца при щелевидном типе пахового промежутка меньше, чем при овальном, а при овальном — меньше чем при треугольном (p<0,001; p<0,001; p<0,001). Выявлено достоверное отличие только в величине L3 и размера наружного пахового кольца (p=0,037). При щелевидном типе эти показатели меньше, чем при овальном, а при овальном — меньше, чем при треугольном типе пахового промежутка. Расстояние от срединной линии в овальном типе меньше, чем в щелевидном (p=0,001); в овальном типе меньше, чем в треугольном (p=0,001); в щелевидном типе меньше, чем в треугольном (p=0,001). Существенного отличия в длине пахового канала между щелевидным и овальным типами пахового промежутка выявлено не было.
На заключительном этапе работы с данными КТ с применением оригинального алгоритма [12] была выполнена автоматическая сегментация некоторых КТ-исследований в программе Инобитек DICOM-Viewer. Редактирование полученной сетки выполняли в программе MeshLab (рис. 12).
Рис. 12. Трехмерные модели (а—в) передней брюшной стенки и паховой области пациента [12].
Получение подробных трехмерных моделей передней брюшной стенки пациента до начала операции в натуральном масштабе на основе данных КТ- исследования позволяет:
— учесть особенности анатомического строения, деформации и повреждений пахового канала, приводящие к патологическому выпячиванию органов брюшной полости;
— определить форму сетчатого имплантата в соответствии с индивидуальными особенностями анатомического строения брюшной стенки пациента и произвести индивидуальный по размерам и форме имплантат;
— произвести последующую коррекцию формы сетчатого имплантата;
— составить подробный план проведения операции.
Математический анализ пространственных характеристик пахового канала у лиц с различными типами телосложения позволил предложить и обосновать с топографо-анатомических позиций минимально-инвазивную методику лечения вправимых паховых грыж методом инъекции в просвет пахового канала смеси полимеров под УЗ-контролем [13, 14].
На основании данных, полученных при изучении виртуальных срезов, сделанных с помощью ПО Vidar DICOM Viewer, на основе трехмерных реконструкций в ПО SolidWorks была построена трехмерная параметрическая (статистическая) модель пахового канала, включающая следующие структуры: фрагмент таза, паховая связка, поперечная фасция, переходящая во внутреннюю семенную фасцию семенного канатика, нижние эпигастральные сосуды, нижние края левых внутренней косой и поперечных мышц, апоневроз наружной косой мышцы живота. Выбор вышеуказанных структур был сделан с точки зрения практической целесообразности. С помощью созданной модели был рассчитан объем щелевидного промежутка пахового канала для разных типов телосложения и выполнена разработка основных этапов предложенного оперативного вмешательства (рис. 13, 14).
Рис. 13. Сопоставление срезов, выполненных в ПО Vidar DICOM Viewer и созданной параметрической модели пахового канала при различном положении в пространстве.
Рис. 14. Статистическая параметрическая модель пахового канала, построенная на основе топографо-анатомических измерений в ПО Vidar DICOM Viewer.
В результате этой части работы разработан алгоритм предоперационного 3D-моделирования пахового канала конкретного пациента с последующим расчетом всех необходимых его характеристик с применением стандартных инструментов и процедур ПО SolidWorks. При разработке пункционно-инфузионного метода лечения вправимых паховых грыж наиболее важной количественной характеристикой пахового канала является объем пахового канала, который вычисляли при помощи стандартной операции «заливки» с последующим выполнением булевой операции вычитания операнда, соответствующего объему семенного канатика (рис. 15).
Рис. 15. Индивидуализированная трехмерная реконструкция пахового канала пациента-нормостеника, построенная в ПО SolidWorks на основе данных КТ, и процедура вычисления объема канала.
Для всех типов телосложения величина объема пахового канала не превышает 24 см3 (табл. 5), что позволило сделать выводы о возможности быстрого и безопасного заполнения пространства пахового канала разработанной смесью полимеров [13, 14].
Таблица 5. Объем пахового канала у лиц с различными типами телосложения
| Показатель | Тип телосложения | |||
| астенический, n=15 | нормостенический, n=43 | гиперстенический, n=148 | p | |
| Возраст, лет | 42,6±17,35 | 61,85±11,4 | 60,8±12,12 | <0,001 |
| Оъем пахового канала, см3 | 23,15±6,04 | 17,51±1,73 | 19,81±5,23 | <0,001 |
Прямое 3D-сканирование задней поверхности передней брюшной стенки. Полученные в результате сканирования задней поверхности передней брюшной стенки 3D-модели подвергали дальнейшей обработке: производили удаление неинформативных фрагментов изображения с применением ПО SolidWorks 2016 (рис. 16).
Рис. 16. Этапы обработки трехмерной модели задней поверхности передней брюшной стенки с помощью средств программы SolidWorks 2016. Удаление неинформативных фрагментов изображения.
а — первый этап; б — второй этап.
После первичной обработки в ПО SolidWorks 2016, рассматриваемые обработанные трехмерные объекты представляют собой подробные и точные математические 3D-модели, которые позволяют детально изучить топографо-анатомические особенности задней поверхности передней брюшной стенки в области пахового промежутка (рис. 17).
Рис. 17. Предварительно обработанная трехмерная модель задней поверхности передней брюшной стенки при разных углах поворота в пространстве относительно наблюдателя.
а — во фронтальной плоскости, б — под углом: 1 — plica umbilicalis mediana; 2 — fossa supravesicalis; 3 — plica umbilicalis medialis; 4 — fossa inguinalis medialis; 5 — plica umbilicalis lateralis; 6 — fossa inguinalis lateralis.
Трехмерные модели задней поверхности передней брюшной стенки, полученные при сканировании 3D-сканером Range Vision Spectrum, использовали для измерения и описания геометрических характеристик и линейных размеров складок и ямок задней поверхности передней брюшной стенки, таких как: высота, ширина и площадь латеральной, медиальной паховых и надпузырной ямок, длина пахового канала, длина и высота пахового промежутка. Полученные данные заносили в таблицу и сопоставляли с данными прямого классического исследования на анатомическом материале, а также данными исследования КТ-анатомии паховой области с помощью ПО Vidar DICOM Viewer (табл. 6).
Таблица 6. Сопоставление данных измерений пространственных характеристик пахового канала на 3D-моделях, полученных при 3D-сканировании задней поверхности передней брюшной стенки, с данными измерений, полученных при измерениях на анатомическом материале, а также с данными КТ-измерений
| Показатель | 3D-лазерное сканирование, n=30 | Прямое измерение, n=30 | КТ, n=30 | |||
| M±SD | Me | M±SD | Me | M±SD | Me | |
| Площадь пахового промежутка, мм2 | 492,48±236,22 | 540,51 | 499,97±244,57 | 541,49 | 611,52±352,72 | 607,45 |
| Площадь латеральной паховой ямки, мм2 | 283,55±67,99 | 254,69 | 280,71±66,69 | 254,50 | 252,51±144,85 | 234,00 |
| Длина пахового канала, мм | 40,34±2,72 | 39,59 | 40,07±2,64 | 39,50 | 38,32±8,60 | 39,40 |
Изучение значений площади пахового промежутка, площади латеральной паховой ямки и длины пахового канала выявило, что распределение не соответствует нормальному, соответственно, для дальнейшего анализа использовали непараметрические методы. Получены очень высокие коэффициенты (0,99) ранговой корреляции Спирмена при сравнении измерения с применением 3D-сканера и прямого измерения для всех трех параметров (рис. 18).
Достоверных различий по комплексу непараметрических критериев между КТ и 3D-сканированием, а также между КТ и прямым измерением выявлено не было (p>0,05).
Рис. 18. Корреляция результатов прямого измерения площади пахового промежутка (а), площади внутреннего пахового кольца (б) и длины пахового канала (в) с данными прямого 3D-сканирования: по оси ординат — площадь пахового промежутка при прямом измерении.
Как видно из табл. 6, данные, полученные при измерении пространственных характеристик пахового канала с помощью 3D-сканирования сопоставимы с таковыми, полученными при прямом измерении на анатомическом материале, а также с данными, полученными при изучении данных КТ с помощью ПО Vidar DICOM Viewer (рис. 19).
Рис. 19. Результаты измерения площади пахового промежутка (а), площади внутреннего пахового кольца (б) и длины пахового канала (в) при прямом измерении, 3D-сканировании и КТ.
Эти результаты позволяют сделать вывод о целесообразности использования данных КТ пациентов для измерения пространственных характеристик пахового канала с применением ПО Vidar DICOM Viewer, а также о точности и достоверности полученных данных.
Обсуждение
В этом исследовании мы изучили КТ-анатомию паховой области с целью определения критериев предрасположенности к развитию паховых грыж.
Важной особенностью проведенной работы является то, что в ее топографо-анатомической части выполнено не только непосредственное, «прямое» исследование на анатомических объектах с применением стандартных методик препарирования и измерений, но также построение абстрактных математических моделей — трехмерных сканограмм задней поверхности передней брюшной стенки при помощи 3D-сканера и выполнение точных измерений с их применением. Такое моделирование позволило значительно усилить доказательную основу и воспроизводимость результатов проведенной работы.
На заключительном этапе работы с данными КТ, с применением оригинального алгоритма была выполнена автоматическая сегментация некоторых КТ-исследований в программе Инобитек DICOM-Viewer. Редактирование полученной сетки выполняли в программе MeshLab. На основании данных, полученных в первой части исследования на основе трехмерных реконструкций в ПО SolidWorks была построена трехмерная параметрическая модель пахового канала. С помощью созданной модели был рассчитан объем щелевидного промежутка пахового канала для разных типов телосложения.
Было выполнено исследование соотношения распространенности типов пахового промежутка, зависимости размеров и формы пахового промежутка, а также других особенностей передней брюшной стенки от типа телосложения, возраста и пола. Количественные характеристики, выявляемые при изучении КТ-анатомии, позволяют выявить и предупредить возможный риск образования паховых грыж, тем самым уменьшив затраты на лечение больных в период острой патологии.
Проведенное нами исследование выявило, что наименьшая длина пахового канала наблюдалась у людей с астеническим типом телосложения. Кроме того, максимальные размеры и площадь пахового промежутка были выявлены также у лиц с астеническим типом. В то же время наименьшие размеры и площадь пахового промежутка отмечены у лиц с нормостеническим телосложением.
Выводы
1. В результате исследования распределения количественных характеристик пахового канала выборки по возрасту, полу, типу телосложения и типу пахового канала получены следующие данные:
— В изученной выборке (n=206) соотношение астенический: нормостенический: гиперстенический тип телосложения составило 1:4:15; а соотношение щелевидного: овального: треугольного типов пахового промежутка составило 41:8:1.
— С увеличением возраста высота и площадь пахового промежутка увеличивается.
— Корреляции между возрастом и размерами глубокого и поверхностного пахового кольца не выявлено.
— Размеры и площадь пахового промежутка у мужчин больше, чем у женщин. Это может рассматриваться как один из факторов, объясняющих большую вероятность возникновения прямой паховой грыжи у мужчин, чем у женщин.
— Размеры глубокого и поверхностного паховых колец больше у мужчин, чем у женщин. Это также может быть одним из факторов относительно редкой частоты встречаемости косой паховой грыжи у лиц женского пола.
— Расстояние от срединной линии до поверхностного пахового кольца меньше у мужчин, чем у женщин, так как женский таз шире.
— Корреляции между длиной пахового канала, типом пахового промежутка и полом не установлено.
— Наименьшие размеры и площадь пахового промежутка были выявлены у лиц нормостенического типа телосложения. Кроме того, при сравнении этих параметров было установлено, что такие показатели имеют большее значение у лиц с астеническим типом по сравнению с гиперстеническим типом телосложения. Следовательно, риск развития паховых грыж у астенического типа больше, чем у гиперстенического, а у гиперстенического, больше, чем у нормостенического типа телосложения.
— Обнаружена связь между высотой глубокого паховых колец и типом телосложения (астенический тип > гиперстенический тип > нормостенический тип), в то же время ширина глубокого пахового кольца не коррелировала с какими-либо другими измерениями.
— Косо-вертикальный размер (L1), равно как и косо-поперечные размеры (L2 и L3) поверхностного пахового кольца максимальны у людей гиперстенического типа (Г>А>Н).
— Поверхностное паховое кольцо у лиц астенического типа телосложения располагается дальше от срединной линии, чем у лиц нормостенического типа телосложения. Наименьшее расстояние было отмечено у лиц гиперстенического типа телосложения.
— Паховый канал с наименьшей длиной выявляли у лиц с астеническим типом телосложения. Достоверного отличия по длине пахового канала между лицами с нормостеническим и гиперстеническим типом телосложения обнаружено не было.
— Размеры и площадь пахового промежутка имеют минимальное значение при щелевидном типе, далее следуют овальный и треугольный типы пахового промежутка.
— Размеры глубокого пахового кольца также имеют минимальное значение при щелевидном типе, далее следуют овальный и треугольный типы пахового промежутка. Следовательно, наименьший риск развития косой паховой грыжи имеется у лиц с щелевидным типом пахового промежутка, второй по степени риска — овальный тип, а лица с треугольным типом пахового промежутка наиболее склонны к развитию непрямой паховой грыжи.
— Косо-поперечный размер (L3) наружного пахового кольца уменьшается в следующей последовательности: щелевидный, овальный, треугольный тип. Другие размеры наружного кольца не имели статистического достоверного отличия.
— Наименьшая длина пахового канала отмечена при треугольной форме пахового промежутка. Следовательно, лица с этим типом пахового промежутка имеют наибольшую склонность к формированию косой паховой грыжи.
2. Создание подробных индивидуализированных трехмерных параметрических моделей паховой области и пахового канала позволяет учесть особенности анатомического строения каждого конкретного пациента, произвести коррекцию формы сетчатого имплантата в соответствии с индивидуальными особенностями анатомического строения передней брюшной стенки пациента, а также является хорошей основой для разработки новых способов лечения паховых грыж.
3. Результаты, полученные при сопоставлении данных прямого измерения, 3D-сканирования и данных КТ, позволяют сделать вывод о целесообразности использования КТ для измерения пространственных характеристик пахового канала, а также о точности и достоверности полученных данных.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — А.А. Смирнов, Е.М. Трунин, С.С. Дыдыкин
Сбор и обработка материала — М.Д. Моулабакас, Р.Ф. Гайнуллина, С.Ю. Ракита, А.В. Александров, А.В. Остякова
Статистическая обработка — А.Л. Овсепьян, П.А. Блейк
Написание текста — А.А. Смирнов, Е.М. Трунин, С.С. Дыдыкин, Ю.Л. Васильев А.Л. Овсепьян, П.А. Блейк
Редактирование — А.А. Смирнов, Е.М. Трунин, Ю.Л. Васильев
Participation of authors:
Concept and design of the study — A.A. Smirnov, E.M. Trunin, S.S. Dydykin
Data collection and processing — M.J. Mowlabucus, R.F. Gainullina, S.Yu. Rakita, A.V. Ostyakova, A.V. Aleksandrov
Statistical processing of the data — A.L. Ovsepyan, P.A. Blake
Text writing — A.A. Smirnov, E.M. Trunin, S.S. Dydykin, A.L. Ovsepyan, P.A. Blake
Editing — A.A. Smirnov, E.M. Trunin, Yu.L. Vasiliev
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.