Планирование размеров компонентов эндопротезов тазобедренных суставов с помощью программы PACS

23.12.2020

Планирование размеров компонентов эндопротезов тазобедренных суставов с помощью программы PACS

Актуальность проблемы обусловлена растущими требованиями к хранению, обмену цифровыми изображениями в медицине, необходимостью повышения качества эндопротезирования тазобедренных суставов

ВВЕДЕНИЕ

Система хранения и передачи медицинских цифровых диагностических изображений и медицинской информации PACS (Picture Archiving and Communication System) используется в медицинской практике более 45 лет. Впервые подобная система была внедрена в Швейцарии в 1970 г.; в 1982-1983 гг. PACS была установлена в лабораторных условиях в Университете Канзас-Сити, а компания Fuji-film начала выпуск CR-систем, преимуществом которых являлся переход от пленочной к полностью цифровой рентгенографии.

Главное достоинство цифровой рентгенографии - скорость, с которой снимок стал доступен для врачебного анализа, возможность математической обработки с целью улучшения качества.

Однако скопление большого объема информации в локальных компьютерах врача и лаборанта заставило задуматься о создании системы хранилища снимков. В то время цифровые аппараты были невысокого качества, что послужило толчком для создания «гибридных» PACS-систем, способных работать с цифровыми снимками, а также хранить информацию о выполненных пленочных снимках [1].

Лучевая диагностика является источником максимальных объемов цифровых данных и самым требовательным пользователем современных аппаратно-программных средств для работы с ними. В настоящее время, с одной стороны, постоянно увеличивается скорость доступа к сохраненным данным и емкость архивирующих устройств. С другой стороны, непрерывно совершенствуются методы исследований, растёт скорость сбора данных и разрешение получаемых изображений [2-4]. Введение и внедрение информационных технологий позволяет повысить эффективность работы подразделений, избежать ошибок при вводе информации о пациенте, экономить на пленочном производстве (дорогостоящая пленка, химические реактивы, проявочные машины, организация и содержание пленочного архива), повысить качество диагностической и лечебной помощи.

Использование таких систем в медицине обеспечивает хранение большого числа медицинских изображений и быстрый доступ к ним, а также открывает качественно новые возможности во взаимодействии региональных клиник с крупными медицинскими центрами и международными медицинскими ассоциациями в рамках телемедицины [5-8].

Сегодня в некоторых странах (Великобритания, Финляндия) решение об оснащении медицинских организаций (МО) системами PACS принимается на государственном уровне, применительно к крупным сетям упреждений. В Швеции, например, практически bcg МО оснащены системами PACS [8].

Внедрение систем PACS в России находится на этапе развития. В некоторых МО системы PACS уже устанавливаются в полномасштабной или частичной конфигурации [9].

Не вызывает сомнений востребованность PACS-систем в травматологии и ортопедии, в частности, при эндопротезировании тазобедренного сустава (ТБС), где требуется максимально точный подбор компонентов эндопротеза на этапе планирования операции. Качество эндопротезирования напрямую зависит от степени конгруэнтности поверхностей компонентов сустава костной основе, что максимально достигается лишь с помощью измерений, проводимых компьютерной программой. Также PACS обеспечивает возможность перепланирования размеров протезной конструкции непосредственно в ходе операции, что еще больше повышает точность подбора её компонентов, и послеоперационный рентгеноконтроль. Использование индивидуальных хирургических шаблонов при выборе размеров эндопротеза способствует его долговечности и увеличению срока выживаемости, уменьшению количества механических осложнений [10].

С 2009 г. в ФГБУ «Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования» Минздрава России (г. Чебоксары), далее - Центр, функционировала радиологическая информационная система (РИС), обеспечивающая передачу графических изображений с рентгеновских аппаратов, компьютерного и магнитно-резонансного томографов к электронной истории болезни пациента через Dicom-сервер [11, 12]. В предоперационном периоде размеры компонентов эндопротезов ТБС определяли визуально по рентгенограммам таза в прямой проекции с захватом обоих суставов с использованием хирургических шаблонов. С 2013 г. планирование операций с установкой металлоконструкций осуществляется автоматически с помощью системы Centricity PACS-IW (с просмотром и обработкой изображений). В системе обрабатываются данные рентгенографии, компьютерной и магнитно-резонансной томографии, ультразвуковых исследований. Модуль TraumaCad позволяет производить как автоматическое, так и ручное планирование операции, используя цифровые изображения на экране (измерения, моделирование эндопротезирования, остеотомии, остеосинтеза и др.). С внедрением PACS исчезла необходимость в подборе индивидуальных параметров съемки (рис. 1).

В результате исчезла необходимость в подборе индивидуальных параметров съемки (уменьшилось время съемки - около 5 мин. на каждого пациента), исчезли бракованные пленки, составляющие до 0,1 % от всех исследований.

Подключенная к телекоммуникационным службам персонального доступа система напрямую передает данные на автоматизированные рабочие места всех специалистов, позволяет масштабировать и подробно рассматривать и настраивать снимок индивидуально под свето- и цветовосприятие каждого врача, вносить данные в медицинскую информационную систему (МИС) после составления плана, редактировать его и т.д.

Автоматическая калибровка получаемых рентгеновских изображений значительно сэкономила время рентгенлаборантов при подготовке пациента к исследованию (около 5 мин. на каждого пациента). Экономия времени в 2016 году составила: 31583 обследования х 5 мин. = 2631 час, в 2017 году (33756 обследований) -2813 часов рабочего времени.

Организация информационного обеспечения процесса рентгенологического обследования и планирования оперативных вмешательств на основе новой РАС S-системы, интегрированной с МИС, позволила сократить время врачебных комиссий по согласованию тактики оперативного вмешательства с 40 до 20 минут. С учетом того, что заседание проходит каждый рабочий день (в среднем, 240 раз в году), и в нем принимает участие 20 специалистов, потенциальная экономия времени по формуле составляет:

20 мин. х 240 * 20 (кол-во специалистов) = 96000 минут или 1600 часов.

Система предоставляет врачам больше свободы, сокращает время на планирование операции, повышает точность установки металлоконструкции, эффективность процедур и облегчает контроль. Кроме того, использование системы сокращает затраты Центра на рентгеновскую пленку, расходные материалы, оборудование и хранение данных ежегодно в сумме около 2 млн. рублей [12]. Остается удостовериться в повышении качества планирования эндопротезирования с использованием РАС S-системы в сравнении с прежним способом планирования размеров компонентов эндопротезов.

Цель исследования. Оценить эффективность различных способов планирования размеров вертлужного и бедренного компонентов эндопротезов тазобедренных суставов (с помощью системы PACS и без неё) путем сравнения соответствия планируемых размеров фактическим размерам установленных в ходе операции компонентов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалом ретроспективного сплошного исследования послужили до- и интраоперационные измерения параметров вертлужного и бедренного компонентов эндопротезов пациентов, получивших оперативное лечение в объеме эндопротезирования ТБС. В работе проведен анализ соответствия предполагаемых и фактических размеров установленных группе наблюдения вертлужных и бедренных компонентов эндопротезов тазобедренного сустава в период 2012, 2014-2017 годы. 2013 год исключен из исследования по причине перехода на работу с системой PACS как установочный, адаптационный период с низкой достоверностью данных.

Вся информация о технических характеристиках эндопротезов вносится врачами травматологами-ор-топедами в МИС. Электронная запись «Предоперационный эпикриз» содержит данные о планируемых размерах компонентов. Фактические размеры установленных конструкций вносятся в «Протокол операции».

Проведена автоматическая выгрузка данных из МИС в виде файлов EXCEL. Выборка данных включала все клинические случаи лечения пациентов с первичным коксартрозом в условиях травматолого-ортопедического отделения № 1.

Для обеспечения единого подхода к проведению измерений в расчет взяты данные одного врача травматолога-ортопеда. Первичный коксартроз избран в качестве критерия отбора пациентов в группу наблюдения ввиду своей "стандартности" и отсутствия выраженных деформаций вертлужной впадины (шифры по МКБ 10 - М16.0, М16.1, М84, S72).

Планирование хирургической тактики и размеров компонентов будущего эндопротеза при вторичном коксартрозе с выраженными деформациями вертлужной впадины требует более сложного индивидуального подхода и не может служить в качестве эталона планирования, в связи с чем пациенты с данным диагнозом из исследования были исключены.

Отклонения фактических размеров от планируемых рассчитывались без учета отличий в большую или меньшую сторону, а также без предъявления требований к виду компонента (вертлужный или бедренный). Группировка проводилась по нескольким интервалам: «нет расхождений», «есть расхождения». В случае наличия расхождений применялось два подхода - по количеству компонентов (один/оба), по степени выявленных отклонений: «от одного до двух размеров», «более двух размеров», «менее одного размера». Поскольку «размерный шаг» компонентов эндопротезов любой модели (производителя) составляет 2 мм (отличие последующего размера от предыдущего на 2 мм), мы приняли за один размер этот «размерный шаг» и пренебрегли в исследовании модификациями эндопротезов. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью функции «Описательная статистика» пакета «Анализ данных» программного комплекса «Microsoft Excel 2007».

РЕЗУЛЬТАТЫ

Статистика работы Центра показывает ежегодный удельного веса несовпадений обоих компонентов: с рост количества проводимых операций по эндопроте- 30,3 % в 2012 г. до 9,9 % - в 2017 г., причем резкое зированию тазобедренного сустава (рис. 2).

Число единиц наблюдения (клинических случаев) по годам составило от 89 до 225. Средний возраст пациентов колебался от 56,0 ± 1,0 до 59,5 — 1,2 года. Отмечено практически равное соотношение мужчин и женщин, включенных в исследование (табл. 2).

Процент случаев отсутствия расхождений между планируемыми и фактическими размерами компонентов эндопротеза возрос в 2017 г. до 49,5 % (почти половина случаев), причем положительная динамика более выражена, начиная именно с момента активной эксплуатации программы PACS в 2014 г. (в 2012 г. -22,5 %>, в 2014 г. -33,7 %). Отличия размеров одного из компонентов эндопротеза за исследуемый период (плац/факт) стали регистрироваться реже.

Если в 2012 г. их доля составляла 47,2 %, в 2014 г. - 51,5 %, то в 2017 г. - 40,6 %. Более значительное снижение произошло в отношении удельного веса несовпадений обоих компонентов: с 30,3 % в 2012 г. до 9,9 % - в 2017 г., причем резкое снижение различий отмечено уже с 2014 года (рис. 3).

Случаев расхождений измерений на ± 1 размер выявлено в 2012 г. 1,4%, в 2014 г. - 1,5 %. С 2016 г. не выявлено ни одного случая. Расхождения на 1-2 размера стабильно фиксировались в пределах 82,6-88,7 % от общего числа имеющих различия в размерах компонентов. Доля отклонений более чем на 2 размера уменьшилась с 15,9 % в 2012 г. до 11,9 % в 2014 г., составив в 2017 г. 11,8 % (рис. 4).

ОБСУЖДЕНИЕ

Положительною динамику качества подбора размеров компонентов эндопротезов ТБС с внедрением системы PACS подтверждают как наши результаты, так и данные коллег [2, 3, 6].

Общее уменьшение процента расхождений между планируемыми и фактическими характеристиками вертлужного и бедренного компонентов отмечают и другие авторы [4, 5].

Различия в размерах одного из компонентов протеза удалось сократить на 14 %, а различия размеров сразу обоих компонентов - в 3,1 раза. С 2016 года не регистрируются расхождения в размерах компонентов в объеме «менее одного размера», в 1,3 раза уменьшилась доля расхождений в объеме более 2-х размеров. Число случаев «идеального» подбора размеров увеличилось более чем вдвое.

Полученные нами положительные результаты подтверждают приведенные литературные данные [2-6], а также более ранние мнения других коллег о повышении качества и эффективности работы медицинских организаций, внедривших в работу PACS-системы (Гипп И.Н., 2006), и высокой диагностической информативности полученных изображений с применением компьютерных технологий PACS (Осадчий А.С., 2009).

Это дает основания рекомендовать медицинским организациям систему PACS для более широкого применения в различных областях клинической медицины [9,10].

Однако в травматологии и ортопедии требует дальнейшего изучения вопрос о причинах постоянства расхождений размеров компонентов эндопротезов на 1-2 размера (от общего числа случаев, имеющих расхождения) даже после внедрения PACS [12]. Мы предполагаем, что они не связаны с методом планирования размеров компонентов (автоматически или в ручном режиме), а могут быть обусловлены наличием в структуре пациентов определенной доли лиц с рентгенологически не визуализируемыми индивидуальными особенностями костной ткани (возможны погрешности в диагностике первичного коксартроза).

ВЫВОДЫ

Сравнительный анализ эффективности планирования размеров вертлужного и бедренного компонентов эндопротезов тазобедренных суставов с помощью системы PACS и без неё путем оценки соответствия планируемых размеров фактическим размерам установленных в ходе операции компонентов показал следующее:

- почти в половине случаев при использовании системы PACS фактически установленные компоненты эндопротезов тазобедренных суставов у пациентов с первичным коксартрозом, начиная с 2014 года, имели те же размеры, что и планировалось использовать при предоперационных расчетах, что в 2,2 раза больше, чем при «ручном» планировании;

- увеличение числа случаев «идеального» подбора размеров компонентов эндопротеза с использованием PACS - системы, а также выявленная тенденция снижения количества расхождений планируемых и фактических размеров компонентов свидетельствует о преимуществах планирования с помощью системы PACS и повышении качества планирования эндопротезирования тазобедренного сустава в целом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Каперусов С.Ю., Костриикий А.В. История развития РАСS-систем (систем архивирования, передачи и визуализации медицинских диагностических изображений) // Радиология-практика. 2008. № 5. С. 48-56.

2. Гипп И.Н. Аналитический обзор 5-й ежегодной конференции PACS-2005 // Медицинская визуализация. 2005. № 4. С. 134-136.

3. Каперусов С.Ю. PACS - система архивирования и передачи изображений в лучевой диагностике Ц Радиология-практика. 2007. № 3. С. 69-73.

4. Владзимирский А.В. Телемедицина: Curatio Sine Tempora et Distantia. M., 2016. 663 c.

5. Система архивирования и передачи изображений PACS (picture archiving and communication system) в отделении лучевой диагностики в оценке практиков // Менеджер здравоохранения. 2012. № 1. С. 56-59.

6. Нгуен Х.К. Архитектура виртуальной обучающей лаборатории, интегрированной с системой PACS // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 4. 8 с.

7. Boochever S.S. HIS/RIS/PACS Integration: Getting to the Golden Standard // Radiol. Manage. 2004. Vol. 26, No 3. P. 16-24.

8. Broumandi D.D., Haberman B.D., Trambert M.A. Increase in radiologist productivity with utilization of PACS: A five-year filmless experience // American Roentgen Ray Society 104th Annual Meeting, Miami Beach, Florida, USA, 2004.

9. Guidelines and standards for implementation of new PACS/RIS solution in the UK // The Royal College of Radiologists, 2011. URL: http‘,//www. rcr.ac.ulodocs/radiology/pdf/B FCR(11 )4_PAC S.pdf.

10. Концепция создания единой государственной информационной системы в сфере здравоохранения : утверждена Министерством здравоохранения и социального развития РФ от 12.05.2011

11. Морозов С.П., Переверзев М.О. Обзор текущего состояния и основных требований к PACS-системам // Врач и информационные технологии. 2013. № 3. С. 17-29.

12. Николаев Н.С. Научно-организационное обоснование создания центров высокотехнологичной медицинской помощи по профилю «Травматология и ортопедия» : автореф. дис.... д-ра мед. наук. М., 2014.43 с.

Авторы:

1. Николаев Николай Станиславович, д. м. н., профессор, ФГБУ «Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования* Минздрава России, г. Чебоксары, Россия

2. Михалкина Наталия Геннадьевна, ФГБУ «Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования* Минздрава России, г. Чебоксары, Россия

3. Преображенская Елена Васильевна, ФГБУ «Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования* Минздрава России, г. Чебоксары, Россия

4. Андреева Вера Эдуардовна, ФГБУ «Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования* Минздрава России, г. Чебоксары, Россия

5. Васильева Ольга Александровна, ФГБУ «Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования* Минздрава России, г. Чебоксары, Россия

6. Болодурина Светлана Александровна, ФГБУ «Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования* Минздрава России, г. Чебоксары, Россия

Теги: цифровые медицинские изображения
234567 Начало активности (дата): 23.12.2020 18:12:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова: планирование эндопротезирования, лучевая диагностика, цифровые медицинские изображения, медицинские информационные системы
12354567899

Планирование размеров компонентов эндопротезов тазобедренных суставов с помощью программы PACS