Введение
Неотъемлемую часть современной медицины составляет технологический прогресс. Актуальной методикой, которая позволяет перейти от плоскостных изображений к трехмерной картине, наглядно представляющей форму анатомической структуры и топографо-анатомические соотношения, является трехмерное моделирование при компьютерной томографии (КТ) [1]. Данная технология получения объемных изображений помогает врачам осуществлять анализ и давать аргументированный прогноз развития патологических процессов, проводить обзор возможности использования альтернативных ресурсов и планировать этапы лечебных манипуляций [2].
Сегментация с последующим трехмерным моделированием активно применяется в различных областях медицины. Так, моделирование костных структур использовалось для планирования операций при опухолях и переломах, а моделирование абдоминальных органов — при планировании операций на печени [3—4]. Применительно к изучению нормальной анатомии 3D-моделирование активно использовалось при изучении вариантной сосудистой анатомии [5].
В отношении верхнечелюстных пазух возможности трехмерного моделирования освещены фрагментарно, вероятно, в связи со сложностью формы и необходимостью выделения низкой плотности воздушного содержимого, а не костных стенок.
В единичных публикациях анализируются данные КТ или конусно-лучевой томографии с последующим 3D-моделированием пазух. Авторы обращают внимание на то, что подобные изображения ценны тем, что исключают проекционные неточности [6].
Трехмерная модель верхнечелюстной пазухи (ВЧП) дает возможность полноценно оценить форму пазухи и перейти от ее линейных размеров к объемным измерениям путем выделения всех элементов объемного изображения полости пазухи.
Цель исследования — оценка объема ВЧП по данным КТ с трехмерным моделированием в зависимости от пола, возраста и типа формы пазухи.
Материал и методы
Основу нашего исследования составил анализ трехмерных моделей ВЧП у пациентов различных половозрастных групп. Все исследования пазух проводили в связи с подозрением на патологию головного мозга.
Критериями отбора послужили следующие факторы, которые могли повлиять на действительный объем ВЧП:
— отсутствие патологических изменений пазух, таких как патологическое содержимое, утолщение слизистой оболочки, кисты, полипозные вегетации или новообразования;
— послеоперационные изменения с нарушением целостности стенок и дефектами слизистой оболочки;
— отсутствие костно-травматических изменений стенок ВЧП после травм лицевого скелета.
В первичный анализ вошли 260 исследований, из которых в последующем были выбраны 80.
Мультиспиральную компьютерную томографию (МСКТ) проводили пациентам в возрасте от 22 до 84 лет. Средний возраст пациентов исследуемой группе составил 52,31±3,18 года. КТ выполняли в клиниках СамГМУ на аппарате GE Revolution EVO 128 (120 кВ, 80 мА, коэффициент шума 11,5, доза лучевой нагрузки 1,6±0,8 мЗв).
Проведенное исследование соответствует стандартам Хельсинкской декларации, одобрено независимым этическим комитетом ФБОУ ВО «СамГМУ» Министерства здравоохранения Российской Федерации, протокол №12 от 20.12.22. Все лица, вошедшие в исследование, подписали информированное добровольное согласие.
Полученные данные исследуемой группы были загружены в систему «Автоплан» в формате DICOM, в дальнейшем обработаны в зависимости от степени пневматизации с помощью инструментов «роста области» и трехмерной интерполяции (рис. 1).
Рис. 1. КТ ВЧП, трехгранной формы, сагиттальная проекция, костное окно (а) и 3D-модель ВЧП, созданная в АПК «Автоплан» (б); в правой половине экрана приведены данные по общему объему (45,5 см3).
На первом этапе требовалось перейти от данных МСКТ в виде послойных изображений к трехмерным моделям, которые являются результатом процесса сегментации изображений для выделения всех вокселей, относящихся к полости пазухи. После построения модели в свойствах сегментации отображался ее объем [7].
В зависимости от формы пазух была использована классификация Гайворонского в целях разделения пазух по группам [8]:
— трехгранная пирамида;
— четырехгранная пирамида;
— щелевидные;
— неопределенной формы.
Для исследования различий в объеме пазухи в зависимости от стороны пазухи использован тест Манна—Уитни с подсчетом p. Оценку различий в зависимости от пола выполняли с помощью методики анализа независимых величин.
Результаты и обсуждение
Данные описательной статистики по объему правой и левой ВЧП в общей группе, среди лиц мужского и женского пола, а также в группах лиц в возрасте моложе 50 лет и старше 50 лет представлены в табл. 1.
Таблица 1. Описательная статистика в группах по объему правой и левой ВЧП
| Вся выборка | Мужчины | Женщины | Моложе 50 лет | 50—80 лет | ||||
| Правая ВЧП, см3: | ||||||||
| 15,42±4,16 | 16,79±3,95 | 14,51±4,07 | 16,38±3,66 | 14,63±4,40 | ||||
| Левая ВЧП, см3: | ||||||||
| 15,64±4,54 | 17,25±4,77 | 14,57±4,07 | 16,28±3,83 | 15,11±5,01 | ||||
Выявлено отсутствие статистически значимых различий по объему в исследуемой группе, что позволило объединить показатели в одну группу для дальнейшей оценки корреляции и различий в группах в зависимости от пола, возраста и т.д. Так, среднее значение для мужчин составило 14,53±3,58 см3, для женщин — 17,01±4,81 см3 (p=0,000013). Таким образом, у мужчин и женщин выявлено различие объемов ВЧП. Эти различия могут быть обусловлены различиями в размерах, а также тем, что средний рост мужчин в популяции выше, чем женщин [9].
Следующая гипотеза состояла в наличии корреляции между возрастом и объемом ВЧП. Потеря зубов с атрофией альвеолярного отростка, формирование перегородок, деформация костных стенок — все эти процессы чаще наблюдаются в зрелом и старческом возрасте, в связи с чем вполне обоснованным является предположение о постепенном снижении объема ВЧП.
Для оценки корреляции потребовалась оценка нормальности распределения возраста (рис. 2). Выявлено отсутствие нормального распределения, данные по анализу корреляции между нормальными выборками по объему и выборкой по возрасту с ненормальным распределением представлена в табл. 2.
Рис. 2. Диаграмма распределения пациентов по возрасту в исследуемой группе.
Таблица 2. Данные по анализу корреляции между возрастом и характеристикой пазух
| Сравниваемые величины | Коэффициент корреляции |
| Возраст vs объем пазухи | –0,22 |
| Возраст vs объем правой пазухи | –0,28 |
| Возраст vs объем левой пазухи | –0,20 |
Таким образом, во всех группах выявлена слабая обратная корреляция, которая была более выражена для правой ВЧП, т.е. гипотеза о снижении объема с возрастом оказалась справедливой, однако сила выявленной корреляции была незначительной.
Был проведен анализ различий в объемах ВЧП у лиц в возрасте моложе 50 лет и от 50 до 80 лет в исследуемой группе и среди мужчин и женщин. Данные представлены в табл. 3.
Таблица 3. Данные анализа различий в объемах верхнечелюстных пазух у лиц в возрасте моложе 50 лет и в возрасте старше 50 лет в исследуемой группе и среди мужчин и женщин
| Исследуемая группа | Объем, см3 | ||
| моложе 50 лет | 50—80 лет | p | |
| Вся группа | 16,33±3,76 | 14,87±5,64 | 0,009 |
| Мужчины | 18,37±4,01 | 16,10±4,92 | 0,012 |
| Женщины | 15,19±3,74 | 13,94±5,04 | 0,065 |
Выявлено, что снижение объема у лиц старшего возраста наблюдалось как среди пациентов исследуемой группы, так и в группах мужчин и женщин. Однако у женщин такие различия статистически незначимы.
На следующем этапе проведен анализ различий в объеме ВЧП в зависимости от их формы. Выявлено, что как справа, так и слева наиболее пневматизированы были пазухи с формой четырехгранных пирамид, а менее пневматизированы пазухи с щелевидной формой (табл. 4).
Таблица 4. Анализ достоверности различий типов ВЧП
| Тип ВЧП | Трехгранная пирамида | Четырехгранная пирамида | Щелевидная | Неопределенная |
| Трехгранная пирамида | – | 0,08 | 0,02 | 0,298 |
| Четырехгранная пирамида | 0,08 | – | 0,026 | 0,04 |
| Щелевидная | 0,02 | 0,026 | – | 0,043 |
| Неопределенная | 0,298 | 0,04 | 0,043 | – |
Таким образом, для ВЧП показаны статистически значимые различия в объемах между формами при трехмерном моделировании, по данным КТ.
Сегментация полости ВЧП обеспечила объективным инструментом по выделению всех вокселей, относящихся к пазухе. Это позволило нам с максимальной точностью измерять объем пазухи, не проводя сложных арифметических расчетов по формулам, которые учитывают потенциальную форму пазухи, а не конкретную форму у конкретного человека.
Измерение объема ВЧП при помощи сегментации полости пазух проводилось в нескольких зарубежных публикациях [10—17], были проанализированы полученные данные, проведено сравнение с полученным нами объемом (табл. 5).
Таблица 5. Анализ измерений средних объемов верхнечелюстных пазух
| Автор публикации | Год исследований | Средний объем ВЧП, см3 |
| X. Dong и соавт. [12] | 2022 | 20,2±1,4 |
| М. Şentürk [15] | 2015 | 15,4±1,8 |
| A. Przystańska и соавт. [13] | 2019 | 17±2,2 |
| I. Park и соавт. [17] | 2010 | 13,4±3,1 |
| S. Pernilla и соавт. [14] | 2011 | 13,4±2,6 |
| O. Cohen и соавт. [16] | 2018 | 11,3±2,1 |
| Собственные данные | 2022 | 15,17±3,74 |
По полученным данным, объем различался в разных исследованиях существенно, что может быть обусловлено разнородностью исследуемых групп по половозрастным и расовым характеристикам. В настоящее время, по данным большинства авторов, средний объем ВЧП колеблется в пределах 15—35 см3 [18]. Кроме того, другими авторами установлено, что средний объем полностью развитой ВЧП у мужчин больше, чем у женщин. Это может быть связано также с этнической принадлежностью. У азиатских народов объем пазух больше, чем у европейских [19]. Исследования Иль-Хо Парк показали, что средний объем пазух составлял 14,83±1,36 см3. В проведенном нами исследовании определения объема ВЧП при помощи сегментации полости пазух и создания трехмерных моделей средний объем ВЧП составил 15,17±3,74 см3.
Заключение
В результате проведенного нами исследования выполнена оценка объема верхнечелюстных пазух, по данным компьютерной томографии с трехмерным моделированием, в зависимости от пола и возраста, а также от типа формы пазухи. Определено, что как справа, так и слева наиболее пневматизированы пазухи, имеющие форму четырехгранных пирамид, а менее воздушными оказались пазухи с щелевидной формой. Выявлены статистически значимые различия по объему верхнечелюстных пазух у мужчин по сравнению с женщинами. Такая разница может быть обусловлена различиями в размерах пазух, а также тем, что в среднем рост мужчин в популяции выше, чем женщин. Кроме того, выявлено снижение объема с возрастом, однако корреляция оказалась незначительной. Для верхнечелюстных пазух показаны статистически значимые различия по объемам при трехмерном моделировании, по данным компьютерной томографии, между формами трехгранной пирамиды и щелевидной, между формой трехгранной пирамиды и щелевидной и неопределенной формами, щелевидной формы с остальными формами.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — О.В. Зелева, А.В. Колсанов
Сбор и обработка материала — О.В. Зелева
Статистическая обработка — П.М. Зельтер
Написание текста — О.В. Зелева, П.М. Зельтер
Редактирование — Е.А. Сидоров
Participation of authors:
Concept and design of the study — O.V. Zeleva, A.V. Kolsanov
Data collection and processing — O.V. Zeleva
Statistical processing of the data — P.M. Zelter
Text writing — O.V. Zeleva, P.M. Zelter
Editing — E.A. Sidorov
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.