közleménye A csigolyavektor szerepe a gerincferdülés 3 ... · PDF fileKevésbé er ős korreláció volt meg ﬁ gyelhető a csigolyák axiális rotációja és a görbületek

Magyar Traumatológia • Ortopédia • Kézsebészet • Plasztikai Sebészet • 2013. 56. 1. 41

ÖSSZEFOGLALÁSAz EOS 2D/3D rendszer egy alacsony sugárdózisú, a részecskedetektálás Nobel-díjas technológiáján

alapuló ortopédiai radiodiagnosz kai eszköz, a csontvázrendszer térbeli rekonstrukcióját lehetővé tevő speciális szo verrel. A térbeli rekonstrukció kiváló minőségű, valósághű képeket biztosít, lehetővé téve a scolio kus gerinc kvan ta v elemzését. A csigolyavektor bevezetése ajánlo a gerinc megjelenítésének megkönnyítésére, matema kai jellemzésére, különösen a horizontális síkban. 95 scoliosis mia korrek-ciós műtéten átese beteg pre- és posztopera v térbeli megjelenítése, a csigolyák vektorokkal történő he-lye esítése és adatainak elemzése történt. A görbületek felülnéze és a csigolyavektorok horizontális síkú megjelenítésekor nemcsak a pre- és posztopera v rotációs változás a szembetűnő, hanem a csigolyavek-torok pozicionális áthelyeződése, a lateralis ejekció megváltozása is. A legszorosabb korreláció a pre- és posztopera v Cobb–szögértékek, valamint a csigolyavektorok lateralis ejekcióját reprezentáló kezdő- és végpon x koordinátaértékek közö mutatkozo . Hasonlóan szoros korreláció volt megfi gyelhető a műtét során elért korrekció mértékével is. Kevésbé erős korreláció volt megfi gyelhető a csigolyák axiális rotációja és a görbületek Cobb–szögértéke közö és nem volt szignifi káns a korreláció a korrekció mértéke és az apicalis csigolya axiális rotációjának megváltozása közö . A scolio cus gerincről készült, EOS 2D/3D rönt-gengép által szolgáltato képek jelentős adathalmazából a csigolyavektorok használatával leegyszerűsíte és könnyen értelmezhető, a gerincdeformitásra jellemző információkhoz jutunk. A horizontális síkú adatok elemzése alapján a korrekciós műtétek során elsődleges cél kell legyen a csigolyák lateralis ejekciójának megszüntetése, s kevésbé fontos a csigolyarotáció mindenáron való csökkentésére való törekvés.

Kulcsszavak: Gerinc – Radiográfi a; Scoliosis – Radiográfi a; Háromdimenziós képalkotás – Módszerek; Radiográfi a – Módszerek;

T. Illés, Sz. Somoskeöy: The role of vertebra vectors in the visualiza on of the third dimension of scoliosis

The EOS 2D/3D X–ray system is a low-dose, orthopaedic radiodiagnos c device based on the Nobel prize-winning X–ray detec on technology with a special so ware for 3D surface reconstruc on. The 3D reconstruc on provides high-quality, realis c images allowing an accurate quan ta ve parametric analysis of the scolio c spine. The vertebra vector concept is introduced to simplify visualiza on and to facilitate mathema cal characteriza on of the spine, especially in the horizontal plane. Informa on is presented in this study related to the pre- and postopera ve 3D visualiza on, vertebra vector genera on and analysis of data from surface 3D reconstruc ons and vertebra vector parameters of 95 scolio c cases that underwent correc ve surgery. Visualiza on of top view images of 3D reconstructed scolio c spine and horizontal plane views of the spine with vertebra vectors reveals pre- and postopera ve rota onal changes as well as a signifi cant posi onal rearrangement and a notable change in lateral ejec on of vertebrae. The strongest correla on was found between pre- and postopera ve Cobb angle values and coordinate X values of ini al and terminal points of apical vertebra vectors, represen ng their lateral ejec on. Similarly strong

A Pécsi Tudományegyetem, Klinikai Központ, Mozgásszervi Sebésze Intézet, Ortopédiai Klinikai Tanszék közleménye

A csigolyavektor szerepe a gerincferdülés 3. dimenziójának megjelenítésében

DR. SOMOSKEÖY SZABOLCS, DR. ILLÉS TAMÁS

Érkeze : 2012. január 3.

Magyar Traumatológia • Ortopédia • Kézsebészet • Plasztikai Sebészet • 2013. 56. 1.42

BEVEZETÉSA scoliosis, a gerinc térbeli deformi-

tása, amely frontális síkú oldalirányú el-hajlás, sagi alis síkú anteroposterior, főleg lordosis irányú deviáció, valamint horizon-tális síkú axiális csigolyarotáció eredője-ként jön létre. A gerinc transzlációjának és angulációjának, valamint a csigolyák rotáció-jának tanulmányozása rámutato arra, hogy direkt kapcsolat áll fenn a tér három síkjában bekövetkeze deformitás-komponensek kö-zö , amelyek természete azonban nem tel-jesen ismert. Egyértelműnek tűnik, hogy a csigolyarotáció kiemelkedően fontos sze-repet játszik a scoliosis kialakulásának inici-álásában és pathomechanizmusában (32). A csigolyarotáció kvan fi kációja fontos lehet a sebészi kezelés tervezésében és az eredmé-nyesség megítélésében annak ellenére, hogy a jelenlegi sebészi technikák nem a rotáció pontos mérésén és megítélésén alapulnak (31).

A scoliosisokhoz társuló csigolyarotáció pontos megítélésének igénye nem új keletű. Számos metodika került leírásra, úgymint Cobb (5), Nash and Moe (22), Perdriolle (24) vagy Mehta (21) módszere, amelyek a csigo-lyák különböző hátsó elemeinek rela v pozíci-ójának megítélésén alapulnak. Annak ellenére, hogy a rotáció mérésére kidolgozo számos módszer közül a klinikai gyakorlatban legin-kább elfogado á a Perdriolle-féle torziométer vált, az eredményt nagyon nehéz számszerű-síteni, így a módszer reprodukálhatósága na-gyon korlátozo (23, 25).

A komputertomográfi a használatával kife-jeze en nagy sugárdózis melle is csak rövid

gerinc-szegmentumokon vált lehetővé a ho-rizontális síkú csigolyarotáció potenciálisan sokkal pontosabb meghatározása (1, 13). Ugyanakkor a CT vizsgálatok hitelességének és megbízhatóságának tekintetében megoszto a gerinc deformitásaival foglalkozó szakmai közvélemény, amelynek oka elsősorban a vizs-gála pozícióból, a fekvő testhelyzetből fakad (12, 18).

Annak ellenére, hogy a Scoliosis Research Society (SRS) Working Group on 3D Terminology of Spinal Deformity már 1994-ben egyértelműen kifejezte a szüksé-gességét egy valódi háromdimenziós diag-nosz kai módszernek, amellyel megfelelően lehet diagnosz zálni és értékelni a scolio kus gerincdeformitást a tér mindhárom síkjában (30), a horizontális síkú csigolyarotáció pontos, a frontális és sagi alis görbületekkel szimultán mérési lehetőségének hiányában az SRS aján-lása csak teore kus ajánlás maradt.

1992-ben Georges Charpak fi zikai Nobel-díjat kapo a részecskedetektálás terén vég-ze kutatásaiért, a proporcionális huzalkamra és gázdetektor felfedezéséért (14). A gázdetek-torban nagynyomású gázban a röntgensugár fotonjai elektronokká konvertálódnak, majd la-vinaszerűen mul plikálódva, elek tromos erő-teret hoznak létre. Ezen elektronnyaláb rend-szerbe kapcsolt proporcionális huzalkamrák segítségével könnyen és jól detektálható (3, 4).

A röntgensugár detektálásának ezen új módszerén alapuló eszköz lehetőséget terem-te olyan képalkotó eljárások kifejlesztésére, mely eljárásokkal jelentősen kisebb sugárter-heléssel jobb képminőséget lehet elérni, mint a tradicionális röntgenvizsgálat során (17).

correla on was shown between the change in Cobb angle values a er correc on and postopera ve changes in the magnitude of lateral ejec on. Correla on between axial rota on of apical vertebrae and the Cobb angle value was less signifi cant either before or a er surgery, while the postopera ve change in axial rota on values showed no correla on with correc onal change in Cobb angle values. The use of vertebra vectors enables interpreta on of the complex informa on in images provided by EOS 2D/3D, furnishing a simplifi ed and comprehensible way of visualiza on and characteriza on of spinal deformi es. Based on the analysis of horizontal plane view data, minimizing vertebral lateral ejec on during correc ve surgery may become a primary goal while eff orts on the absolute reduc on of axial rota on seem to be less important.

Key words: Imaging, three-dimensional – Methods; Radiography – Methods; Scoliosis – Radiography; Spine – Radiography;



Az új technológia használatával került ki-fejlesztésre az EOS röntgengép, amelyet 2 db egymásra merőlegesen elhelyeze 45 cm széles lineáris sugárforrás és detektor alkot, s amellyel 10–25 sec ala 170 cm magas 45 cm széles területről lehet egyidejűleg álló hely-zetben, fi ziológiás terhelés ala kiváló minő-ségű AP és oldalirányú röntgenképet készíteni (7, 8). A két egymásra merőlegesen elhelyeze sugárforrás és detektor összekapcsolása nem-csak az AP és oldal röntgenfelvételek egyidejű elkészítését teszi lehetővé, hanem – mivel a ké rányú felvételek egy kalibrált térben tör-ténnek – lehetőséget teremt az egyes csigo-lyák, a gerinc, illetve a csontvázrendszert al-kotó csontok precíz térbeli rekonstrukciójára is (19, 20). A térbeli rekonstrukció különféle né-zeteinek megjelenítése során lehetőség nyílik az egyes csontok felülnéze képének megjele-nítésére, mely forradalmian új lehetőségeket teremt az ortopéd sebésze , különösen a ge-rincsebésze gyakorlatban.

Jelen közlemény célja az új diagnosz- kus eszköz biztosíto a lehetőség alapján

a gerincdeformitások valós 3D megjeleníté-sének bemutatása, a horizontális síkú megjele-nésének értelmezése, és fontosságának bizo-nyítása. A térbeli jellemzést – különösen a ho-rizontális síkú megjelenítést – csigolyavektorok alapján végezzük, amelyek használatával mód nyílt a gerinc deformitásainak mindhárom síkú kvan fi kációjára és ennek alapján egy valódi térbeli klasszifi káció megalapozására.

ANYAG ÉS MÓDSZERIntézetünkben 2007 szeptemberétől

használjuk a Charpak felfedezésén alapuló röntgengépet (EOSTM EOS Imaging, Paris, France) és a hozzátartozó térbeli rekonst-rukciót biztosító számítógépes programot (sterEOS 3D, EOS Imaging, Paris, France). Jelen közleményünkben 2009. január 1. és 2009. december 31. közö scoliosis mia korrek-ciós műtéten átese 95 (87 lány és 8 fi ú, át-lagéletkor a műtét idején: 18.6 év (S.D: ±7.41) betegünk adatait elemezzük. A görbületek kor-rekcióját Cotrel–Dubousset fi lozófi a alapján SCS implantátumot (Scient’X France) hasz-nálva végeztük el. A pre- és posztopera v gör-bületeket EOSTM vizsgálat alapján jellemeztük. A preopera v EOSTM röntgenfelvétel a műtét

elő 2–7 napon, míg a posztopera v EOSTM röntgenfelvétel a műtét utáni 4–5. napon ké-szült. Betegeink görbületeinek kvan ta v jel-lemzésére mind frontális, mind sagi alis síkban a 2D röntgenfelvételeken a klasszikus Cobb–módszert használtuk. Sagi alis síkban a Th4–Th12 csigolyák közö mértük és pozi v előjellel jellemeztük a há kyphosist, míg az L1–L5 csigolyák közö mért lumbalis lordosist nega v előjel jelöli. Horizontális síkban a csigolyarotációt a sterEOS 3D szo ver számí-to értékeivel jellemeztük.

Horizontális síkban egyértelmű és reprodu-kálható mérési módszer hiányában javasoljuk a „csigolyavektor” fogalmának bevezetését és ezen keresztül jellemezzük a görbületeket ho-rizontális síkban.

A „csigolyavektor” meghatározása az aláb-biak alapján történik:

Frontális síkban meghatározzuk az EOS™ által használt referenciapontok segítségével mindkét pediculus vetületének középpontját. A középpontokat összekötő szakasz felező-pontját tekintjük a csigolyavektor kiinduló pontjának (1. a, d ábra). Ez a pont normálisan a canalis spinalis területére esik és pontosan felezi a két pediculus közö távolságot.

Sagi alis síkban a pediculusok középpont-jait összekötő szakasz felezőpontjából a csi-golyatest felső zárólemezével párhuzamosan halad a csigolyavektor. A vektor végpontja az a pont, ahol a felső zárólemezzel párhuzamos szakasz a csigolyatest elülső falát metszi (1. b, e ábra). Felülnéze képen a csigolyavektor AB a pediculusok középpontjait összekötő szakasz felezőpontjából indul, merőleges ezen sza-kaszra, így a csigolyatest szimmetriatengelyét alkotva a csigolyatest középvonalában halad (1. c, f ábra). A csigolyavektor ilyetén történő meghatározása nem függ a csigolyák alakvál-tozásától. A vektor iránya mindig a csigolyatest szimmetriatengelyének irányát jellemzi. A de-fi níció alapján a vektor hossza a csigolyatestek nagysága által determinált, azaz jól köve a csigolyák nagyságbeli változásait a cervicalis csigolyáktól a lumbalis csigolyákig.

A csigolyavektorok meghatározása után egy térbeli koordinátarendszerben elhelyez-hetők a vektorok, megadva a kezdő- és vég-pontjaik x, y, z koordinátáit. A koordinátarend-szert Stokes ajánlását használva (30) az aláb-biak alapján határoztuk meg (1. g ábra).


A felülnéze képen meghatározzuk az acetabulumok középpontjait. Az ezeket ösz-szekötő egyenes meghatározza a koordináta-rendszer x tengelyét. Az interacetabularis tá-volság felezőpontjában, amely a koordináta-rendszer origójának felel meg, az x tengelyre, és a frontális síkra állíto merőleges meghatá-rozza az y tengelyt. Az y tengely normálisan a promontórium középpon vetületén halad át. Az interacetabularis távolság felezőpontjában az x tengelyre és a horizontális síkra állíto merőleges meghatározza a térbeli koordináta-rendszer z tengelyét.

A koordinátarendszer kalibrációját követ-kezőképpen végeztük. Az interacetabularis tá-volság felezőpontja a koordinátarendszer ori-gója. Az origó és az egyik oldali acetabulum középpont köz távolságot 100 egységnek ve ük, s ezt egyenlő részekre felosztva meg-kaptuk a koordinátarendszer léptékbeosztását. Az origó és az ellenoldali acetabulum közép-pont is 100 egység, tehát az interacetabularis távolság 200 egységnek adódik. Az egységek meghatározása után ezeket transzponáltuk az y és a z tengelyekre is, így azonos kalibrációt nyertünk mindhárom tengelyen. Az ilyen ka-libráció előnye, hogy egyedre jellemző, hisz az interacetabularis távolságot minden esetben 200 egységűre kalibráljuk, legyen az 40 cm széles, vagy 60 cm széles. Jelen közlemé-nyünkben a koordinátarendszer horizontális síkú (x, y tengelyek által meghatározo ) vetü-lete az elsődlegesen érdekes.

A csigolyavektor előzőekben leírt megha-tározása után a koordinátarendszerben a vek-torok vetületei bármely síkban ábrázolhatók. Az AB vektort meghatározó pontok horizon-tális síkú vetületének koordinátái A(Ax;Ay), B(Bx;By), amelynek alapján az AB vektor ko-ordinátái AB(Bx–Ax;By–Ay). A koordinátákból meghatározható a vektor vetült hossza, az y tengelytől (a test középvonala) való távolsága (lateralis ejekció), valamint az y tengelyhez viszonyíto szögeltérése (α). A tg szögfügg-vényt használva az AB csigolyavektor x ten-gelyre vonatkoztato koordinátáját elosztjuk a y tengelyre vonatkoztato koordinátájával, azaz tgα=ABx/ABy. Tekinte el arra, hogy a ko-ordinátarendszer y tengelye egybeesik a test szimmetriatengelyével s arra, hogy csigolya-vektor horizontális síkú vetülete az ado csi-golya szimmetriatengelye, így a csigolyavektor

y tengelyhez viszonyíto szögeltérése egyben a csigolya horizontális síkú rotációját (axiális rotáció) jelzi. Az előzőek illusztrációját az 1. h ábra mutatja be. A csigolyavektor használa-tával tehát egyértelműen jellemezni tudjuk a csigolyák horizontális síkú rotációját, amelyet ez ideig csak mindenféle kiegészítő eljárással sikerült csak meghatározni (15).

A csigolyavektorok generálása az elkészí-te sterEOS 3D felszíni rekonstrukciók után, az általunk szabadalmi véde ség alá helyeze elvek alapján, a szo verfejlesztő cég által elké-szíte és rendelkezésre bocsáto speciális se-gédalkalmazással történt, amely a csigolyavek-torok összes számszerű paraméterét is auto-ma kusan kiszámíto a és rögzíte e.

EREDMÉNYEK2009. január 1. és 2009. december 31. kö-

zö 95 esetben végeztünk idiopathiás scoliosis mia korrekciós műtétet. Minden betegünkről mind preopera v, mind posztopera v AP il-letve oldalirányú álló felvételt készíte ünk (2. a, d ábra, illetve 3. a, d ábra). Elvégeztük a térbeli rekonstrukciókat (2. b, e ábra, illetve 3. b, e ábra), majd a csigolyavektorok generá-lását (2. c, f ábra, illetve 3. c, f ábra). Ezt köve-tően megjeleníte ük a preopera v (4. a ábra), majd posztopera v (4. b ábra) felülnéze 3D képet. Ezt követően a csigolyákat csigolyavek-torokkal helye esíte ük mind a preopera v (4. c ábra), mind posztopera v (4. d ábra) ál-lapotokban.

A betegeink átlagos preopera v scoliosisa 50.93°, míg a posztopera v görbület 16.61° a klasszikus Cobb–szögmérés szerint. Ki-fejeze en erős korrelációt találtunk mind preopera ve (r=0.950), mind posztopera ve (r=0.935) a klasszikus Cobb szerin és a csi-golyavektorok alapján mért szögértékek kö-zö . Hasonlóan erős korrelációt (r=0.983) mutatnak a sagi alis görbületek Cobb szerint mért és a csigolyavektorok alapján számíto értékei (16).

Az apicalis csigolyák rotációját (RVA) hori-zontális síkban a sterEOS 3D szo ver a 3D mo-dell alapján automa kusan meghatározza. Ez a preopera v esetekben az átlagosan 19.16°, míg a posztopera v átlag 12.19°. A csigolya-vektorok generálása után az általunk fen-tebb leírt metodika szerint számíto apicalis



1. ábra A csigolyavektor illusztrációja egy térben rekonstruált csigolya 3D modellje alapján, Kontúr (a–c) és Felüle (d–f)

3D mód szerint. A csigolyavektor koncepció koordinátarendszere és a csigolyavektor paraméterek kiszámítása horizontális nézetben (g–h)

(a) Frontális nézet. Egy jobbra konvex há görbületű scoliosis Th9 apicalis csigolyájának sterEOS 3D rekonstruált modellje Kontúr 3D mód szerint, a csigolya referenciapontok színes megjelenítésével: jobb és bal oldali pediculus (4–4 sárga pont), jobb és bal pediculus középpont (RPC, LPC), az AB vektor (lila nyíl) A kezdőpontja (fekete) mint

a két pediculus középpontot összekötő interpedicularis szakasz (narancssárga) felezőpontja. (b) Sagi alis nézet. Az AB vektor (lila nyíl) párhuzamos a csigolyatest felső zárólemezével (fekete hajszálvonal). A csigolyavektor B végpontja (piros) a vektorvonal és a csigolyatest elülső kontúrvonalának (zöld) metszéspontja.(c) Horizontális nézet. Az AB vektor (lila nyíl) az interpedicularis szakasz (narancssárga) felezőpontjából kiinduló

vonal, amely a csigolyatest szimmetriatengelyét alkotja.(d–f) sterEOS 3D rekonstruált csigolya és csigolyavektor (lila nyíl) Felüle 3D mód szerin megjelenítésben, fron-

tális, sagi alis és horizontális nézetben.(g) A csigolyavektor koncepcióhoz tartozó koordinátarendszer horizontális nézetben. A koordinátarendszer x ten-gelye a két acetabulum (zöld kör) középpontját (zöld) összekötő interacetabularis vonal. Az y tengely merőleges

a frontális síkra és az interacetabularis vonalra, origója annak felezőpontjában található. Az origó és mindkét ol-dali acetabulum középpontja közö távolság 100 egység. A kalibrációs lépték megegyezik az y tengelyen is. Egy balra konvex ágyéki görbület L2 apicalis csigolyájának sterEOS 3D rekonstruált modellje Kontúr 3D mód szerint,

a (c) szerin jelöléssel elláto csigolyavektorával.(h) Csigolyavektor paraméterek kiszámításának módszere a (g) szerin csigolyavektoron.


2. ábra Fiatalkori idiopathiás scoliosis korrekciós műtét elő (a–c) és után (d–f) frontális nézetben

15 éves leánybeteg, a gerinc jobbra konvex há és balra konvex ágyéki ke ős görbületével járó, reprezenta v ese-te. Pre- és posztopera v EOS röntgenfelvételek (a, d); az erede röntgenfelvételekre helyeze pre- és posztopera v sterEOS 3D rekonstruált térbeli gerincmodellek (b, e); valamint pre- és posztopera v teljesgerinc csigolyavektorok

(c, f). A frontális görbületek hagyományos Cobb–módszer szerin mérési módja is feltüntetésre került (piros vonalak). A Th11–L4 szakaszon lévő thoracolumbalis főgörbület (kék–sárga–kék csigolyák) műtét elő mértéke (68˚) a korrekci-

ót követően jelentősen csökkent (8˚).



3. ábra Fiatalkori idiopathiás scoliosis korrekciós műtét elő (a–c) és után (d–f) sagi alis nézetben

A 2. ábrán bemutato beteg reprezenta v esete. Pre- és posztopera v EOS röntgenfelvételek (a, d); az erede rönt-genfelvételekre helyeze pre- és posztopera v sterEOS 3D rekonstruált térbeli gerincmodellek (b, e); valamint pre- és posztopera v teljesgerinc csigolyavektorok (c, f). A sagi alis görbületek hagyományos Cobb–módszer szerin mérési

módja is feltüntetésre került (piros vonalak). A műtét elő értékek (Th4–Th12 kyphosis – 2˚, L1–L5 lordosis – 49˚) a korrekciónak köszönhetően jelentősen javultak (Th4–Th12 kyphosis – 20˚, L1–L5 lordosis – 44˚).


4. ábra Fiatalkori idiopathiás scoliosis korrekciós műtét elő (a, c) és után (b, d) horizontális nézetben

SterEOS 3D rekonstruált térbeli modellek felülnéze képe korrekciós műtét elő (a) és után (c). A medence, az acetabulumok (okkersárga gömbök) és az interacetabularis tengely (okkersárga vonal) is ábrázolódik. A Th11–L4

thoracolumbalis főgörbület L2 apicalis csigolyájának (sárga) sterEOS 3D szo ver által mért preopera v axiális rotáció-ja (32˚) a műtétet követően mérséklődö (16˚). A csigolyavektorok horizontális néze megjelenítése korrekció elő (c) és azt követően (d) a csigolyák axiális rotációs viszonyait és változását, és a csigolyák térbeli áthelyeződését egyszerű-

en és á ekinthető módon illusztrálja.

csigolya axiális rotációja (VA αH) preopera ve 18.51°, míg posztopera ve 12.03°. Az apicalis csigolyákon a két eltérő metodikával meghatá-rozo axiális rotációk mind preopera ve, mind posztopera ve kifejeze en szoros korrelációt muta ak (r=0.963 és r=0.968).

A korrelációanalízis eredményeként mind a preopera v, mind a posztopera v Cobb–szög-értékkel a legszorosabb korrelációt a csigolya-vektorok végpon , illetve kezdőpon x koordi-nátájának értéke adta (VA Bx r=0.685 ill. VA Ax r=0.667).

Kevésbé erős korreláció volt megfi gyel-hető a csigolyák axiális rotációja és a görbület Cobb–szögértéke közö (VA αH r=0.452 ill. RVA r=0.511).

A műtét során elért korrekció (ΔCobb=35.53°) is a legszorosabb korrelációt a csigolyavektorok végpon , illetve kezdőpon x koordinátáinak értékével muta a (ΔVA Bx r=0.480 ill. ΔVA Ax r=0.448).

Kevésbé szoros és nem szignifi káns a kor-reláció a korrekció mértéke (Δ Cobb) és az apicalis csigolya axiális rotáció-változása közö (ΔRVA: r=0.195 ill. ΔVA αH r=0.122).

A pre- és posztopera v csigolyavektorok felülnéze összehasonlító ábráján (4. c–d ábra) nemcsak a rotációs változás a szembetűnő, hanem a csigolyavektorok pozicionális áthe-lyeződése és koordinátarendszer y tengelye mentén történő rendeződése, azaz a lateralis ejekció megszűnése is.

MEGBESZÉLÉSAz idiopathiás scoliosisnak sem a kezdete,

sem a betegség természete, sem a strukturális deformitás progressziójának folyamata nem is-meretes. Az elsődleges deformitás azonban a csigolyarotációhoz kapcsolható (26), amely sagi alis síkú instabilitást és bizonytalan fron-tális síkú egyensúlyt eredményez. Általánosan elfogado tény, hogy a kezde deformitás megjelenése után az idiopathiás scoliosis ön-fenntartó biomechanikai folyamat eredménye-ként progrediál az élet gyors növekedési peri-ódusában.

A klinikai diagnózis ké rányú röntgenképek széleskörű használatán alapul. A 2D röntgen-képeken számos eljárást dolgoztak ki az axiális



rotáció meghatározására (5, 21, 22, 24), de a javasolt eljárások mindegyikéről kiderült, hogy megbízhatatlan mivel a röntgenképek nem biz-tosítanak kellő kvan ta v vagy elegendő kvali-ta v információt az axiális rotáció meghatáro-zásához szükséges anatómiai struktúrákról (23, 28).

Jelentős előrelépést jelente és alapvetően új ismereteket hozo a ké rányú röntgenképek digitalizálását követő 3D rekonstrukció melle végze axiális rotáció-mérés. Bizonyítást nyert, hogy a csigolyarotáció mérése 3D rekonst-rukciót követően bármely egyéb metódusnál sokkal pontosabb eredményt ad (11), ezen felül a 3D rekonstrukció szegmentális szögelté-rések mérésére is lehetőséget teremt (2, 10). A pontos rekonstruálhatóság elérésére érde-kében azonban különleges fi gyelmet kell for-dítani az AP és oldalirányú felvételek egymásra merőlegesen történő kivitelezésének pontos beállítására, a beteg pozícionálására, amelyek elmaradása bizonytalanná tehe a mért érté-keket.

Az axiális rotáció legpontosabb meghatá-rozását CT keresztmetsze felvételek teszik le-hetővé (1, 13). A CT alkalmazását a minden-napi scoliosis diagnosz kában azonban gá-tolja a kifejeze en nagy sugárdózis, valamint a fekvő testhelyzet is, hiszen a fekvő testhelyzet jelentősen csökken mind a frontális mind a sagi alis görbületeket (33). Gondot okoz, hogy ver kálisan a csigolyatest mely szintjén hatá-rozzuk meg a rotáció mértékét, mivel az egyes csigolyákon belül is más-más a rotáció mér-téke az alsó és/vagy a felső zárólemezen, amely a csigolya torziójából adódik (9). Ahhoz, hogy a csigolyák horizontális megjelenítése egy-séges legyen és megközelítőleg helyes képet adjon, olyan ver kális szegmentumban kell a csigolyarotációt mérni, amely vagy standard módon az egyik zárólemeztől mért távolságot jelent, vagy az alsó és a felső zárólemezek el-térő rotációjából adódó torziós különbség át-laga ábrázolható.

Geroges Charpak Nobel-díjas felfedezésén alapuló EOS röntgengép (EOS Imaging, Paris, France) valamint a sterEOS 3D térbeli rekonst-rukciót biztosító szo ver a scolio kus gerinc térbeli ábrázolásában átütő eredményt ho-zo . A röntgengép biztosítja álló helyzetben egyidejű AP és oldalirányú röntgenfelvétel ké-szítését jelentősen csökkente sugárdózis

melle . Az előzetesen kalibrált térben egy-idejűen készíte röntgenképek kiküszöbölik a pontos 3D rekonstrukciót leginkább veszélyez-tető pozícionálási problémákat. A röntgengép biztosíto a kiváló minőségű képek lehetővé te-szik mind a frontális, mind a sagi alis képeken a 3D rekonstrukcióhoz szükséges referencia-pontok pontos és rekonstruálható megjelení-tését, mely a sterEOS 3D szo ver segítségével a horizontális síkban is megjeleníthe a teljes ge-rincet. Ez a vizsgálóeljárás az első olyan eszköz, mely biztosítja a gerincdeformitások álló test-helyzetű, mindhárom síkú egyidejű megjelení-tését.

A 3D felszíni rekonstrukció során jelentős adatmennyiséget hordozó, minden részletre ki-terjedő, kifejeze en realisz kus képek jelenít-hetők meg a tér mindhárom síkjában. A ponto-sabb megértést elősegítendő veze ük be a csi-golyavektor fogalmát. A csigolyavektor koncep-ciója egzakt, jól defi niált és olyan év zedekkel korábban bevezetésre került, széles körben el-fogado en tásokon alapszik, amelyek szere-pelnek az SRS Scoliosis 3D Munkacsoport által ajánlo nomenklatúrában (pediculus centroid, csigolyatest felső zárólemez), a geometria és trigonometria alapfogalmaira (szakasz felező-pont, merőleges, párhuzamos egyenes) épül és a vektoralgebra alapvető elemeit (vektor kezdő- és végpont koordináták, vektorszög) al-kalmazza.

A „csigolyavektor” frontális síkban a pediculus vetüle középpontokat összekötő egyenes felezőpontjából induló, sagi alis síkban a csigolyatest felső zárólemezével pár-huzamosan a csigolyatest elülső faláig futó vektor. Elhelyezkedéséből adódóan kiküszöböli a csigolyák torziójából származó különbséget, mivel minden egyes csigolyán arányaiban ugyanazon távolságra helyezkedik el a felső zárólemeztől. Horizontális síkban a pediculus középpontokat összekötő szakasz felezőpont-jából merőlegesen indulva, a csigolyatest kö-zépvonalában halad. A vektor iránya mindig a csigolyatest szimmetriatengelyének irányát jel-lemzi. A vektor defi níció alapján a csigolya-vektor az ado csigolya nagyságára, térbeli el-helyezkedésére, irányára és irányultságára minden szükséges információt hordoz, ugyan-akkor le sztult képi megjelenítése elősegít-he a térbeli folyamatok kialakulásának pontos megértését.


Az acetabulum középpontok által megha-tározo x tengely, a test középvonalát alkotó y tengely és a két tengely találkozásából in-duló z tengely által meghatározo 3D koordi-nátarendszerben minden csigolyát helye e-sítő vektor koordinátái kiszámíthatóak, lehető-séget teremtve a csigolyák helyzetének pontos matema kai leírására, a különböző rotációs vi-szonyok meghatározására. A csigolyavektor használatakor nem szükséges az eddigi klinikai gyakorlatban bevált és megszoko szögmérési módszerek megváltoztatása, azok ugyanúgy al-kalmazhatók a csigolyavektorok esetén is. A frontális, a sagi alis síkban mért Cobb–szögér-tékeket egészíthetjük ki az axiális rotáció szám-szerűsítésével. A csigolyavektorok megjelení-tése lehetőséget teremt egy valós 3D klasszi-fi káció kidolgozásához anélkül, hogy a defor-mitások jellemzésében egy nehezen értelmez-hető, állandóan változó helyzetű, új sík beveze-tésére lenne szükség (27).

A gerincdeformitások harmadik dimenziójú, horizontális síkú megjelenítésében a csigolya-vektorok alapján számolt axiális csigolyarotáció igen erős korrelációt mutat a sterEOS 3D szo ver által meghatározo axiális rotációval. Tekinte el a csigolyavektorok és a klasszikus mérési módszerek mindhárom síkban igazolt erős korrelációjára (29), kijelenthetjük, hogy a csigolyavektorok használata első alkalommal biztosít lehetőséget a gerincdeformitások álló helyzetű, terhelés ala , egyidejű térbeli vizs-gálatára.

A csigolyavektorok használata nyújt lehető-séget a scolio cus görbületek frontális síkban mért nagyságának és a görbületek horizontális síkú megjelenésének egyidejű elemzésére is. A csigolyák horizontális síkú axiális rotációja és a görbületek frontális szögértékei közö mért közepesen erős kapcsolat azt jelenthe , hogy annak ellenére, hogy a görbületek kialakulá-sában elsődleges szerepet a csigolyák axiális

rotációjának tulajdonítanak (26), a görbületek nagyságának alakulásában egyéb tényezők is szerepet játszanak. A preopera v felülnéze képeken szembetűnő, hogy a csigolyák rela- ve kicsi rotáció melle inkább az x tengelyhez

orientálódnak. Ezen megfi gyelés alapján vizs-gáltuk a frontális síkú görbület nagyságának és az y tengelytől mért távolságnak a kapcso-latát. Eredményeink alapján a frontális síkú görbületek nagysága sokkal szorosabb korrelá-ciót mutat a csigolyáknak test középvonalától mért távolságával, mint a csigolyarotációval. A test középvonalától mért távolság a lateralis ejekció, amelyet a csigolyavektorok Bx koordi-nátái fejeznek ki a legjobban. A posztopera v képen a csigolyák inkább az y tengelyhez ren-delten helyezkednek el. A gerincműtétek során elért görbüle változás egyértelműen kapcso-latba hozható a csigolyáknak a test középvona-lához rendeződésével, ugyanakkor a görbüle változás nem mutat szoros kapcsolatot a csigo-lyák rotációjának megváltozásával. Ezt látszik bizonyítani az a megfi gyelés is, miszerint a gra-vitáció kiválto a axiális rotáció nélküli lateralis deviáció szerepet játszik a gerincdeformitások progressziójában (6).

Összefoglalva, a scolio cus gerincről készült EOS 2D/3D röntgenképek által szolgáltato je-lentős adathalmazból a csigolyavektorok hasz-nálatával leegyszerűsíte és könnyen értelmez-hető, a gerincdeformitásra jellemző informáci-ókhoz jutunk. A horizontális síkú adatok elem-zése alapján a korrekciós műtétek során el-sődleges cél kell legyen a csigolyák lateralis ejekciójának megszüntetése, s kevésbé fontos a csigolyarotáció mindenáron való csökken-tésére való törekvés. Ez kifejeze en új elem a gerincdeformitások kezelésének szemléle-tében, ami természetesen még további rész-letes igazolást is igényel.

1. Aaro S., Dahlborn M.: Es ma on of vertebral rota on and spine rib cage deformity in scoliosis by computer tomography. Spine. 1981. 6: 460-467.

2. Aubin C., Dansereau J., Pe t Y., Parent F., De Guise J., Labelle H.: Three- dimensional measurement of wedged scolio c vertebrae and intervertebral discs. Eur. Spine J. 1998. 7: 59-65.

3. Charpak G.: Electronic imaging of ionizing radia on with limited avalanches in gases. Rev. Mod. Phys. 1993. 65: 591-598.4. Charpak G.: La detec on des par cules. Recherche. 1981. 128: 1384-1396. 5. Cobb J.: Outline for the study of scoliosis. Am. Acad. Orthop. Surg. Instr. Course Lect. 1948. 5: 261-275.

IRODALOM



6. Drevelle X., Lafon Y., Ebermeyer E., Courtois I., Dubousset J., Skalli W.: Analysis of idiopathic scoliosis progression by using numerical simula on. Spine. 2010. 35:.E407-E412.

7. Dubousset J., Charpak G., Dorion I., Skalli W., Lavaste F., De Guise JA., Kalifa G., Ferey S.: Le system EOS. Nouvelle Imagerie Osteo-Ar culaire basse dose en posi on debout. e-mémoire de l’Académie Na onal de Chirugie. 2005. 4:22-27.

8. Dubousset J., Charpak G., Dorion I., Skalli W., Lavaste F., De Guise J. A., Kalifa G., Ferey S.:A new 2D and 3D imaging approach to musculosceletal physiology and pathology with low-dose radia on and the standing posi on: the EOS sytem. Bull. Acad. Natl. Med. 2005. 189:287-297.

9. Dubousset J.: Three-dimensional analysis of the scolio c deformity. In: Weinstein S. L. (ed.): The pediatric spine: principles and prac ce. New York, Raven Press. 1994. 479-496. p.

10. Dumas R., Steib JP., Mi on D., Lavaste F., Skalli W.: Three-dimensional quan ta ve segmental analysis of scoliosis corrected by the in situ contouring technique. Spine. 2003. 28: 1158-1162.

11. Gille O., Champain N., Benchikh-El-Fegoun A., Vital JM., Skalli W.: Reliability of the spine of milde scolio c patents. Spine. 2007. 32: 568-573.

12. Gocen S., Aksu M. G., Bak roglu L, Ozcan O.: Evalua on of computer tomographic methods to measure vertebral rota on in adolescent idiopathic scoliosis: an intraobserver and interobserver analysis. J. Spinal Disord. 1998. 11: 210-214.

13. Ho E. K., Upadlyay S. S., Chan F. L., Hsu L. C., Leong J. C.: New method of measuring vertebral rota on from computed tomographic scans. Spine. 1993. 18: 1173-1177.

14. h p://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1992/press.html „The Nobel Prize in Physics 1992”. Nobelprize.org. The Offi cial Web Site of the Nobel Prize. 2011. december 14. szerin állapot.

15.Illés T., Tunyogi-Csapó M., Somoskeőy Sz.: Breakthrough in three-dimensional scoliosis diagnosis: significance of horizontal plane view and vertebra vectors. Eur. Spine J. 2011. 20: 135–143.

16. Illés T.: Comparaison entre la mesure classique bidimensionnelle de la scoliose et sa mesure tridimensionnelle par les vecteurs vertébraux. Avantages dans le pronos c et l’apprécia on des résultats. Bull. Acad. Natle Méd. 2011. 195: 629-643.

17. Kalifa G., Charpak G., Maccia C., Fery-Lemonnier E., Bloch J., Boussard J. M., A al M., Dubousset J., Adamsbaum C.: Evalua on of a new low-dose digital x-ray device: fi rst dosimertric and clinical result in children. Pediatr. Radiol. 1998. 28: 557-561.

18. Krismer M., Chen AM., Steinlecher M. és mtsai.: Measurement of vertebral rota on: a comparison of two methods based on CT scans. J. Spinal Disord. 1999. 12: 126-130.

19. Le Bras A., Laporte S., Mi on D., De Guise JA., Skalli W.: 3D detailed reconstruc on of vertebrae with low dose digital stereoradiography. Stud. Health Technol. Inform. 2002. 91: 286-290.

20. Le Bras A., Laporte S., Mi on D., De Guise JA., Skalli W.: A biplanar reconstruc on method based on 2D and 3D contours: applica on to the distal femur. Comput. Methods Biomech. Biomed. Engin. 2003. 6: 1-6.

21. Mehta M. H.: Radiographic es ma on of vertebral rota on in scoliosis. J. Bone Joint Surg. Br. 1973. 55-Br: 513-520. 22. Nash C., Moe J.: A study of vertebral rota on. J. Bone Joint Surg. 1969. 51-A: 223-228. 23. Omeroglu H., Ozekin O., Bicimoglu A.: Measurement of vertebral rota on in idiopathic scoliosis using the Perdriolle

torsiometer: a clinical study on intraobserver and interobserver error. Eur. Spine J. 1996. 5: 167-171. 24. Perdriolle R., Vidal J.: Morphology of scoliosis: three-dimensional evolu on. Orthopedics. 1987. 10: 909-915. 25. Richards B. S.: Measurement error in assessment of vertebral rota on using the Perdriolle torsiometer. Spine. 1992. 17:

513-517.26. Roaf R.: Rota on mouvements of the spine with special reference to scoliosis. J. Bone Joint Surg. Br. 1958. 40-B: 312-332.27. Sangole A. P., Aubin C. E., Labelle H., Stokes I. A. F., Lenke L. G., Jackson R., Newton P.: Three-dimensional classifi ca on of

thoracic scolio c curves. Spine. 2009. 34: 91-99.28. Skalli W., Lavaste F., Descrimes J. L.: Quan fi ca on of three-dimensional vertebral rota ons in scoliosis: what are the thrue

values. Spine. 1995. 20: 546-553.29. Somoskeöy Sz., Tunyogi-Csapó M., Bogyó Cs., Illés T.: Clinical valida on of coronal and sagi al spinal curve measurements

based on three-dimensional vertebra vector parameters. Spine J. 2012. 12. (10): 960-968. 30. Stokes I. A. F.: Three-dimensional terminology of spinal deformity. A report presented to Scoliosis Research Society by the

Scoliosis Research Society Working Group on 3-D terminology of spinal deformity. Spine. 1994. 19: 236-248.31. Vrtovec T., Pernus F., Likar B.: A review of methods for quan tave evalua on of axial vertebral rota on. Eur. Spine J. 2009.

18: 1079-1090.32. White A. A., Panjabi M. M.: Clinical biomechanics of the spine. Philadelphia. Lippinco . 1978. 33. Yazici M., Acaroglu E. R., Alanay A., Deviren V., Cila A., Surat A.: Measurement of vertebral rota on in standing versus

supine posi on in adolescent idiopathic scoliosis. J. Pediatr. Orthop. 2001. 21: 252-256.

Prof. Dr. Illés TamásPTE Klinikai Központ, MSI, Ortopédia Klinikai Tanszék7632 Pécs, Akác u. 1. Tel: 06 (72) 536206 ; Fax: 06 (72) 536210 E-mail: [email protected]

Documents

közleménye A csigolyavektor szerepe a gerincferdülés 3 ... · PDF fileKevésbé er ős korreláció volt meg ﬁ gyelhető a csigolyák axiális rotációja és a görbületek