Эволюция оптической диагностики деформаций позвоночника. Методы и перспективы развития (обзор литературы)

Эволюция оптической диагностики деформаций позвоночника. Методы и перспективы развития (обзор литературы)

Автор: Шитоев Иван Дмитриевич, Муравьев Сергей Владимирович, Каракулова Юлия Владимировна, Печерский Виктор Иванович, Никитин Владислав Николаевич, Клоян Гаянэ Зурабиевна

Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii

Рубрика: Обзор литературы

Статья в выпуске: 5 т.28, 2022 года.

Бесплатный доступ

Введение. Диагностика деформаций позвоночника у детей и подростков - одно из ведущих направлений непрерывного развития современной травматологии и ортопедии. На протяжении последних столетий методы оптической диагностики сколиоза и нарушения осанки стремительно совершенствовались параллельно с развитием технологий оптической и цифровой оценки, что потребовало проведения структурного анализа накопленных данных. Цель. Изучить клинические и технические особенности методов оптической диагностики деформации позвоночника. Материалы и методы. Поиск литературных источников проводился в открытой электронной базе медико-биологических публикаций PubMed и научной электронной библиотеке eLIBRARY. Глубина поиска - 10 лет. Результаты и обсуждение. В статье последовательно представлен анализ развития методов оптической диагностики деформаций позвоночника в историческом порядке. Представлены основные методы и системы оптической диагностики: муаровая топография, система ISIS, современные методы компьютерной оптической топографии, растровой стереографии, фотограмметрические способы оценки в клинической медицине и травматологии-ортопедии, в частности. Последовательно изложены особенности описанных методов и систем, их достоинства и недостатки. Статья содержит результаты оценки точности, надежности и воспроизводимости методов оптической диагностики. Представлены последние сведения о возможностях внедрения технологии оценки деформации позвоночника с использованием современных персональных телекоммуникационных устройств. Заключение. Эволюция современных трендов развития оптической диагностики деформации позвоночника реализует современные тренды клинической медицины: безопасность, повышение точности, простота эксплуатации, цифровизация и развитие медицинского «Интернета вещей».

Еще

Деформация позвоночника, сколиоз, оптическая диагностика, фотограмметрия

Короткий адрес: https://sciup.org/142236799

IDR: 142236799   |   DOI: 10.18019/1028-4427-2022-28-5-734-744

Список литературы Эволюция оптической диагностики деформаций позвоночника. Методы и перспективы развития (обзор литературы)

  • De Bois-Regard N.A. L'Orthopédie, ou, l'Art de prévenir et de corriger dans les enfans, les difformités du corps: Le tout par des moyens à portée des peres & des meres, & de toutes les personnes qui ont des enfans à élever. Vol. 2. Chez George Friex, 1743. Université de Gand, 2008. 304 p.
  • Котельников Г.П., Миронов С.П., Мирошниченко В.Ф. Травматология и ортопедия: учебник. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. 400 с.
  • Application of Photogrammetry in Biomedical Science / R. Struck, S. Cordoni, S. Aliotta, L. Pérez-Pachón, F. Groning // Adv. Exp. Med. Biol. 2019. Vol. 1120. P. 121-130. DOI: 10.1007/978-3-030-06070-1_10.
  • Ey-Chmielewska H., Chrusciel-Nogalska M., Frçczak B. Photogrammetry and its potential application in medical science on the basis of selected literature // Adv. Clin. Exp. Med. 2015. Vol. 24, No 4. P. 737-741. DOI: 10.17219/acem/58951.
  • Estes J., Kline K., Collins E. Remote sensing // International Encyclopedia of the Social & Behavioral Sciences. Ed. by Smelser N.J., Baltes P.B. Pergamon, 2001. P. 13144-13150. DOI: 10.1016/B0-08-043076-7/02526-2.
  • Emerging Techniques in Diagnostic Imaging for Idiopathic Scoliosis in Children and Adolescents: A Review of the Literature / S. Girdler, B. Cho, C.M. Mikhail, Z.B. Cheung, N. Maza, S. Kang-Wook Cho // World Neurosurg. 2020. Vol. 136. P. 128-135. DOI: 10.1016/j.wneu.2020.01.043.
  • Close Range Photogrammetry: Principles, Techniques and Applications / S. Robson, T. Luhmann, S. Kyle, I. Harley. Whittles Publishing, Dunbeath, 2006. 528 p.
  • Villa C. Forensic 3D documentation of skin injuries // Int. J. Legal Med. 2017. Vol. 131, No 3. P. 751-759. DOI: 10.1007/s00414-016-1499-9.
  • Краткая энциклопедия домашнего хозяйства: [в 2-х т.] / под ред. А. И. Ревина. М.: Советская энциклопедия. 1960.
  • Takasaki H. Automatic ellipsometer. Automatic polarimetry by means of an ADP polarization modulator III // Appl. Opt. 1966. Vol. 5, No 5. P. 759764. DOI: 10.1364/AO.5.000759.
  • Takasaki. H. Moiré topography // Appl. Opt. 1973. Vol. 12, No 4. P. 845-850. DOI: 10.1364/AO.12.000845.
  • Chiang C. Moiré Topography // Appl. Opt. 1975. Vol. 14, No 1. P. 177-179. DOI: 10.1364/AO.14.000177.
  • A super-grayscale and real-time computer-generated Moiré profilometry using video grating projection / H. Li, Y. Cao, Y. Wan, C. Li, C. Xu, H. Zhang, H. An // Sci. Rep. 2021. Vol. 11, No 1. 19882. DOI: 10.1038/s41598-021-99420-8.
  • Turner-Smith A.R. A television/computer three-dimensional surface shape measurement system // J. Biomech. 1988. Vol. 21, No 6. P. 515-529. DOI: 10.1016/0021-9290(88)90244-8.
  • ISIS scanning: a useful assessment technique in the management of scoliosis / I. Weisz, R.J. Jefferson, A.R. Turner-Smith, G.R. Houghton, J.D. Harris // Spine (Phila Pa 1976). 1988. Vol. 13, No 4. P. 405-408. DOI: 10.1097/00007632-198804000-00006.
  • Correction of body height in scoliotic patients using ISIS scanning / A.J. Carr, R.J. Jefferson, I. Weisz, A.R. Turner-Smith // Spine (Phila Pa 1976). 1989. Vol. 14, No 2. P. 220-222. DOI: 10.1097/00007632-198902000-00014.
  • Gardner A., Berryman F., Pynsent P. A cluster analysis describing spine and torso shape in Lenke type 1 adolescent idiopathic scoliosis // Eur. Spine J. 2021. Vol. 30, No 3. P. 620-627. DOI: 10.1007/s00586-020-06620-3.
  • Дюбуссе Ж. Достижение гармонии в 3D-коррекции деформаций позвоночника // Хирургия позвоночника. 2018. Т. 15, №1. С. 101-109. DOI: 10.14531/ss2018.1.101-109
  • Диагностика статических деформаций позвоночника методом топографической фотометрии в динамике до и после реабилитационных мероприятий у детей школьного возраста / А. Н. Цуканов, Д.В. Чарнаштан, А.А. Валетко, Р. И. Гракович, К.В. Бронская, Д.А. Чечетин // Проблемы здоровья и экологии. 2016. № 3 (49). C. 44-47.
  • Сернадский В.Н. Цифровая медицина для детской ортопедии // Главный врач Юга России. 2018. № 4 (63). С. 64-65.
  • Сернадский В.Н. Цифровая медицина для детской ортопедии // Главный врач Юга России. 2021. № 1(76). С. 46.
  • Кравцова Е.Ю., Муравьев С.В., Фирсова М.Б. Состояние кортикоспинальных трактов при юношеском идиопатическом сколиозе (результаты диагностической транскраниальной магнитной стимуляции) // Медицинский Альманах. 2014. № 3 (33). С. 98-101.
  • Кинезиологическое тейпирование в коррекции деформации позвоночника у детей на доклинической стадии юношеского идиопатического сколиоза / Е.С. Антропов, В.Г. Черкасова, С.В. Муравьев, В.И. Печерский // Спортивная медицина: наука и практика. 2016. Т. 6, № 3(24). С. 54-64. DOI: 10.17238/ISSN2223-2524.2016.3.54
  • Кравцова Е.Ю., Муравьев С.В., Кравцов Ю.И. Санаторно-курортное лечение болевого синдрома в спине у подростков с юношеским идиопатическим сколиозом // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2017. Т. 94, № 1. С. 41-45. DOI: 10.17116/ kurort201794141-45.
  • Особенности формирования позвоночника при начальных проявлениях сколиотической деформации / Н.М. Белокрылов, В.И. Печерский, Л.В. Лихачёва, М.Г. Дуцин, Л.В. Шарова // Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2012. Т. 7, № 3. С. 6-11.
  • Illés S, Somoskeoy S. The EOSTM imaging system and its uses in daily orthopaedic practice // Int Orthop. 2012. Vol. 36, No 7. P. 1325-1331. DOI: 10.1007/s00264-012-1512-y.
  • Долганов Д.В., Долганова Т.И., Самылов В.В. Оценка нарушений постуральной функции позвоночника в ортостатических стереотипах // Гений ортопедии. 2018. Т. 24, № 3. С. 357-364. DOI: 10.18019/1028-4427-2018-24-3-357-364.
  • Дудин М. Г., Пинчук Д.Ю. Идиопатический сколиоз. Нейрофизиология, нейрохимия. СПб., 2017. 304 с.
  • Отдельные нейрофизиологические аспекты этиопатогенеза юношеского идиопатического сколиоза / С.В. Муравьев, В.Г. Черкасова, П.Н. Чайников, О.О. Мехоношина, М.А. Ковалев, М.О. Гущин // Пермский медицинский журнал. 2019. Т. XXXV, № 4. С. 39-45. DOI: 10.17816/pmj36439%45.
  • Шнайдер Л.С., Сарнадский В.Н., Павлов В.В. Лучевой и оптический методы оценки позвоночно-тазовых взаимоотношений у пациентов с врожденным вывихом бедра // Хирургия позвоночника. 2009. Т. 16, № 1. С. 63-69.
  • Evaluation of 3D vertebral and pelvic position by surface topography in asymptomatic females: presentation of normative reference data / C. Wolf, U. Betz, J. Huthwelker, J. Konradi, R.S. Westphal, M. Cerpa, L. Lenke, P. Drees // J. Orthop. Surg. Res. 2021. Vol. 16, No 1. P. 703. DOI: 10.1186/ s13018-021-02843-2.
  • Прокопьев Н.Я., Баранхин О.В., Борисов С.А. Глубина лордоза на шейном и поясничном уровне как показатель осанки у мальчиков периода второго детства на начальном этапе занятий единоборствами // Наука-2020. 2021. № 3 (48). С. 52-58.
  • Али Махаммад Али, Прокопьев Н.Я., Христов В.В. Ромб Машкова в оценке функциональной нагрузки на позвоночный столб у юношей сборной команды Сирии по шоссейным гонкам // Sciences of Europe. 2021. Vol. 2, No 85. P. 11-16.
  • Сравнительная характеристика состояния костно-мышечной и вегетативной нервной систем скалолазов детского и подросткового возраста в зависимости от уровня спортивного мастерства / Е.С. Антропов, В.Г. Черкасова, С.В. Муравьев, И.В. Крылова // Педагогико-психо-логические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. 2016. Т. 11, № 4. С. 195-202. DOI 10.14526/01_1111_167.
  • Posture and low back pain during pregnancy - 3D study / W.M. Glinkowski, P. Tomasik, K. Walesiak, M. Gluszak, K. Krawczak, J. Michonski, A. Czyzewska, A. Zukowska, R. Sitnik, M. Wielgos // Ginekol. Pol. 2016. Vol. 87, No 8. P. 575-580. DOI: 10.5603/GP.2016.0047.
  • Беренов К.В., Беренова О.Ф., Карпинская Е.Д. Биомеханические особенности равновесия и параметров позвоночно-тазового баланса у беременных с пояснично-тазовой болью // Травма. 2020. Т. 21, № 3. С. 42-47. DOI: 10.22141/1608-1706.3.21.2020.208420.
  • Розанова О.И., Цыренжапова Е.К. Рельеф-топография роговицы у пациентов с катарактой после ранее выполненной передней радиальной кератотомии // Саратовский научно-медицинский журнал. 2020. Т. 16, № 1. С. 261-265.
  • Факторы риска развития и прогрессирования дегенеративно-дистрофических заболеваний позвоночника по результатам скринингового обследования жителей Санкт-Петербурга / М.В. Авдеева, Ю.А. Кренева, В.П. Панов, В.Н. Филатов, А.В. Мельцер, Л.А. Карасаева // Анализ риска здоровью. 2019. № 1. С. 125-134. DOI: 10.21668/health.risk/2019.1.14.
  • Колесников В.Н., Шандыбина Н.Д., Эриум С.С. Экология человека: сбережение нации как стратегия успешного развития. Управленческое консультирование // Главный врач Юга России. 2018. № 2 (110). С. 73-79. DOI: 10.22394/1726-1139-2018-2-73-79.
  • Rasterstereographic back shape analysis in idiopathic scoliosis after anterior correction and fusion / L. Hackenberg, E. Hierholzer, W. Pötzl, C. Götze, U. Liljenqvist // Clin. Biomech. (Bristol, Avon). 2003. Vol. 18, No 1. Р. 1-8. DOI: 10.1016/s0268-0033(02)00165-1.
  • The effect of simulating leg length inequality on spinal posture and pelvic position: a dynamic rasterstereographic analysis / M. Betsch, M. Wild, B. Große, W. Rapp, T. Horstmann // Eur. Spine I. 2012. Vol. 21, No 4. P. 691-697. DOI: 10.1007/s00586-011-1912-5.
  • Lane H.B. Photogrammetry in medicine // Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. 1983. Vol. 49, No 10. P. 1453-1456.
  • Астахова И.С., Журавлев А.В. Трехмерное моделирование как метод визуализации объектов геологического наследия в музейном пространстве // Общество. Среда. Развитие (Terra Humana). 2019. № 4. С. 31-37.
  • Белинская А.Ю., Хомутов С.Ю. Возможности магнитно-ионосферных наблюдений в задачах прогноза и диагностики природных и техногенных экстремальных событий // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2012. Т. 3. С. 37-45.
  • Using 3D-digital photogrammetry to examine scaling of the body axis in burrowing skinks / L. DeLorenzo, A.V. Linden, P. J. Bergmann, G.P. Wagner, C.D. Siler, D.J. Irschick // J. Morphol. 2020. Vol. 281, No 11. P. 1382-1390. DOI: 10.1002/jmor.21253.
  • Which Tool Is Best: 3D Scanning or Photogrammetry - It Depends on the Task / I. Dixit, S. Kennedy, J. Piemontesi, B. Kennedy, C. Krebs // Adv. Exp. Med. Biol. 2019. Vol. 1120. P. 107-119. DOI: 10.1007/978-3-030-06070-1_9.
  • Virtual anthropology? Reliability of three-dimensional photogrammetry as a forensic anthropology measurement and documentation technique / R. Omari, C. Hunt, J. Coumbaros, B. Chapman // Int. J. Legal Med. 2021. Vol. 135, No 3. P. 939-950. DOI: 10.1007/s00414-020-02473-z.
  • Morgan B., Ford A.L.J., Smith M.J. Standard methods for creating digital skeletal models using structure-from-motion photogrammetry // Am. J. Phys. Anthropol. 2019. Vol. 169, No 1. P. 152-160. DOI: 10.1002/ajpa.23803.
  • Evaluation of 3D Measuring Methods for Body Surface Damage and Scars / J.M. Wang, J.Y. Mi, W.H. Hu, Z.D. Li, D.H. Zou, Y.J. Chen // Fa Yi Xue Za Zhi. 2020. Vol. 36, No 2. P. 204-209. (in English, Chinese) DOI: 10.12116/j.issn.1004-5619.2020.02.011.
  • Three-Dimensional Pathology Specimen Modeling Using "Structure-From-Motion" Photogrammetry: A Powerful New Tool for Surgical Pathology / J. Turchini, M.E. Buckland, A.J. Gill, S. Battye // Arch. Pathol. Lab. Med. 2018. Vol. 142, No 11. P. 1415-1420. DOI: 10.5858/arpa.2017-0145-OA.
  • Lussu P., Marini E. Ultra close-range digital photogrammetry in skeletal anthropology: A systematic review // PLoS One. 2020. Vol. 15, No 4. P. e0230948. DOI: 10.1371/journal.pone.0230948.
  • Introduction and evaluation of a novel multi-camera surface topography system / R. Michalik, M. Knod, H. Siebers, M. Gatz, T. Dirrichs, J. Eschweiler, V. Quack, M. Betsch // Gait Posture. 2020. Vol. 80. P. 367-373. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2020.06.016.
  • Development of a new 360-degree surface topography application / R. Michalik, H. Siebers, J. Eschweiler, V. Quack, M. Gatz, T. Dirrichs, M. Betsch // Gait Posture. 2019. Vol. 73. P. 39-44. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2019.06.025.
  • Pivotto L.R., Navarro I.J.R.L., Candotti C.T. Radiography and photogrammetry-based methods of assessing cervical spine posture in the sagittal plane: A systematic review with meta-analysis // Gait Posture. 2021. Vol. 84. P. 357-367. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2020.12.033.
  • Craniocervical posture assessed with photogrammetry and the accuracy of palpation methods for locating the seventh cervical spinous process: a cross-sectional study / M.L.M. Maddaluno, A.P.A. Ferreira, A.C.L.C. Tavares, N. Meziat-Filho, A.S. Ferreira // J. Manipulative Physiol. Ther. 2021. Vol. 44, No 3. P. 196-204. DOI: 10.1016/j.jmpt.2020.07.012.
  • Validation of the Measurement of the Angle of Trunk Rotation in Photogrammetry / I.J.R.L. Navarro, C.T. Candotti, M.A. do Amaral, V.H. Dutra, G.M. Gelain, J.F. Loss // J. Manipulative Physiol. Ther. 2020. Vol. 43, No 1. P. 50-56. DOI: 10.1016/j.jmpt.2019.05.005.
  • Photogrammetry: a proposal of objective assessment of chest wall in adolescent idiopathic scoliosis / A.S. Alexandre, E.F. Sperandio, L.C. Yi, J. Davidson, P.R. Poletto, A.O. Gotfryd, M.C. Vidotto // Rev. Paul. Pediatr. 2019. Vol. 37, No 2. P. 225-233. DOI: 10.1590/1984-0462/;2019;37;2;00001.
  • Accuracy of photogrammetry for detecting adolescent idiopathic scoliosis progression / J.S. Leal, R.M.C. Aroeira, V. Gressler, M. Greco, A.E.M. Pertence, J.A. Lamounier // Spine J. 2019. Vol. 19, No 2. P. 321-329. DOI: 10.1016/j.spinee.2018.06.362.
  • Reliability of trunk shape measurements based on 3-D surface reconstructions / V. Pazos, F. Cheriet, J. Danserau, J. Ronsky, R.F. Zernicke, H. Labelle // Eur. Spine J. 2007. Vol. 16, No 11. P. 1882-1891. DOI: 10.1007/s00586-007-0457-0.
  • Non-Radiographic Severity Measurement of Pectus Excavatum / D.P. Bliss Jr., N.A. Vaughan, R.M. Walk, J.A. Naiditch, A.A. Kane, R.R. Hallac // J. Surg. Res. 2019. Vol. 233. P. 376-380. DOI: 10.1016/j.jss.2018.08.017.
  • Computer photogrammetry as a postural assessment in Schwartz-Jampel syndrome: A case report / A. Paula de Moraes Jorge, E.R. Monteiro, B.J. Hoogenboom, A. Oliveira, M.V. Palassi Quintela // J. Bodyw. Mov. Ther. 2021. Vol. 26. P. 72-76. DOI: 10.1016/j.jbmt.2020.12.017.
  • The Use of Smartphone Photogrammetry to Digitize Transtibial Sockets: Optimization of Method and Quantitative Evaluation of Suitability / S. Cullen, R. Mackay, A. Mohagheghi, X. Du // Sensors (Basel). 2021. Vol. 21, No 24. P. 8405. DOI: 10.3390/s21248405.
  • Porto A.B, Okazaki V.H.A. Thoracic Kyphosis and Lumbar Lordosis Assessment by Radiography and Photogrammetry: A Review of Normative Values and Reliability // J. Manipulative Physiol. Ther. 2018. Vol. 41, No 8. P. 712-723. DOI: 10.1016/j.jmpt.2018.03.003.
  • Guidi G., Malik U.S., Micoli L.L. Optimal Lateral Displacement in Automatic Close-Range Photogrammetry // Sensors (Basel). 2020. Vol. 20, No 21. P. 6280. DOI: 10.3390/s20216280.
  • Validity and reliability of an iPad with a three-dimensional camera for posture imaging / A. Agustsson, M.K. Gislason, P. Ingvarsson, E. Rodby-Bousquet, T. Sveinsson // Gait Posture. 2019. Vol. 68. P. 357-362. DOI: 10.1016/j.gaitpost.2018.12.018.
  • Photogrammetry of Human Specimens: An Innovation in Anatomy Education / A.H. Petriceks, A.S. Peterson, M. Angeles, W.P. Brown, S. Srivastava // J. Med. Educ. Curric. Dev. 2018. Vol. 5. 2382120518799356. DOI: 10.1177/2382120518799356.
  • Hernandez A., Lemaire E. A smartphone photogrammetry method for digitizing prosthetic socket interiors // Prosthet. Orthot. Int. 2017. Vol. 41, No 2. P. 210-214. DOI: 10.1177/0309364616664150.
  • Chandler J.H., Buckley S. Structure from motion (SFM) photogrammetry vs terrestrial laser scanning // Geoscience Handbook 2016: AGI Data Sheets. 5th Ed. Alexandria, VA: American Geosciences Institute. Section 20.1. 2016.
  • Villa C., Flies M.J., Jacobsen C. Forensic 3D documentation of bodies: Simple and fast procedure for combining CT scanning with external photogrammetry data // Journal of Forensic Radiology and Imaging. 2017. Vol. 10. P. 47-51. DOI: 10.1016/J.JOFRI.2017.11.003.
  • Reliability of photogrammetry in the evaluation of the postural aspects of individuals with structural scoliosis / K.R. Saad, A.S. Colombo, A.P. Ribeiro, S.M. Joao // J. Bodyw. Mov. Ther. 2012. Vol. 16, No 2. P. 210-216. DOI: 10.1016/j.jbmt.2011.03.005.
  • The use of close-range photogrammetry in zooarchaeology: Creating accurate 3D models of wolf crania to study dog domestication / A. Evin, T. Souter, A. Hulme-Beaman, C. Ameen, R. Allen, P. Viacava, G. Larson, T. Cucchi, K. Dobney // Journal of Archaeological Science: Reports. 2016. Vol. 9. P. 87-93. DOI: 10.1016/j.jasrep.2016.06.028.
  • Свидетельство о государственной регистрации для ЭВМ 2020661234 Российская Федерация. Скрининг система диагностики нарушений осанки / И.Д. Шитоев, В.Н. Никитин ; заявитель и правообладатель ООО «Вайтл Инжиниринг» (RU). № 2020618130. Заявл. 30.07.2020. ; опубл. 21.09.2020. 1 с.
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp