Almanac of Clinical MedicineAlmanac of Clinical MedicineАльманах клинической медицины2072-05052587-9294Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)10310.18786/2072-0505-2015-43-52-57ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИA TECHNIQUE OF MULTIDETECTOR COMPUTED TOMOGRAPHY FOR OPTIC CEREBRAL OXYMETRYТЕХНОЛОГИЯ МУЛЬТИСПИРАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ЦЕРЕБРАЛЬНОЙ ОКСИМЕТРИИTarasovA. P.ТарасовА. П.
Russian Federation

Tarasov Andrey P. – Lead Engineer1, 2 ** 9 Institutskiy pereulok, Dolgoprudnyy, Moskovskaya oblast', 141700,Russian Federation. Tel.: +7 (495) 408 45 54. E-mail: tarasov.ap@phystech.edu

Тарасов Андрей Петрович – ведущий инженер

* 141700, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский пер., 9, Российская Федерация. Тел.: +7 (495) 408 45 54. E-mail: tarasov.ap@phystech.edu 

tarasov.ap@phystech.eduVishnyakovaM. V. JrВишняковаМ. В. (мл.)
Russian Federation

Vishnyakova Marina V. – PhD, Senior Research Fellow, Department of Roentgenology

* 61/2–15 Shchepkina ul., Moscow, 129110, Russian Federation. Tel.: +7 (495) 631 72 07. E-mail: cherridra@mail.ru

Вишнякова Марина Валентиновна – кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник рентгенологического отделения

* 129110, г. Москва, ул. Щепкина, 61/2–15, Российская Федерация. Тел.: +7 (495) 631 72 07. E-mail: cherridra@mail.ru

cherridra@mail.ruIvlievaA. L.ИвлиеваА. Л.
Russian Federation

Ivlieva Aleksandra L. – Junior Research Fellow, Laboratory of Medical and Physics Research

Ивлиева Александра Леонидовна – младший научный сотрудник лаборатории медикофизических исследований

cherridra@mail.ruDavydovD. V.ДавыдовД. В.
Russian Federation

Davydov Dmitriy V. – Research Fellow, Chief Executive Officer

Давыдов Дмитрий Владимирович – научный сотрудник МФТИ, генеральный директор 

tarasov.ap@phystech.eduPodrezD. V.ПодрезД. В.
Russian Federation

Podrez Dmitriy V. – Junior Research Fellow, Department of Roentgenology

Подрез Дмитрий Васильевич – младший научный сотрудник рентгенологического отделения

cherridra@mail.ruRogatkinD. A.РогаткинД. А.
Russian Federation

Rogatkin Dmitriy A. – DES, Head of Laboratory of Medical and Physics Research

Рогаткин Дмитрий Алексеевич – доктор технических наук, заведующий лабораторией медико-физических исследований

cherridra@mail.ruVishnyakovaM. V.ВишняковаМ. В.
Russian Federation

Vishnyakova Mariya V. – MD, PhD, Head of Department of Roentgenology

Вишнякова Мария Валентиновна – доктор медицинскихнаук, руководитель рентгенологического отделения

cherridra@mail.ruMoscow Institute of Physics and Technology, DolgoprudnyyМосковский физико-технический институт (государственный университет)Altmedica Ltd., MoscowАльтомедика ООО, МоскваMoscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского151220154352571302201613022016Copyright ©; 2015, Tarasov A.P., Vishnyakova M.V., Ivlieva A.L., Davydov D.V., Podrez D.V., Rogatkin D.A., Vishnyakova M.V.Copyright ©; 2015, Тарасов А.П., Вишнякова М.В., Ивлиева А.Л., Давыдов Д.В., Подрез Д.В., Рогаткин Д.А., Вишнякова М.В.2015Tarasov A.P., Vishnyakova M.V., Ivlieva A.L., Davydov D.V., Podrez D.V., Rogatkin D.A., Vishnyakova M.V.Тарасов А.П., Вишнякова М.В., Ивлиева А.Л., Давыдов Д.В., Подрез Д.В., Рогаткин Д.А., Вишнякова М.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://almclinmed.ru/jour/article/view/103

Aim: To assess geometric parameters of the human head based on X-ray computed tomography for construction of the first Russian optical cerebral oxymeter.

Materials and methods: Based on the data obtained by multidetector computed tomography, we retrospectively assessed thickness of the frontal bone squame, adjacent soft tissues and calculated their sum in 100 patients above 50 years of age (50 male and 50 female, mean age 64 ± 8 years). The supraorbital edge of the orbit and the middle line were chosen as the reference points.

Results: The mean frontal squame thickness was6.28 mm (± 1.58) on the right side and6.38 mm (± 1.62) on the left side. The mean thickness of the soft tissues covering the bone at this level was4.39 mm (± 1.21) on the right side and4.41 mm (± 1.22) on the left side. The mean total thickness of the frontal squame bone and soft tissue was11.76 mm (± 2.25) on the right side and11.89 mm (± 2.31) on the left side.

Conclusion: For reliable reproducibility of cerebral oxymetry, geometric characteristics of the area where the sensor will be placed, taking the supraorbital edge and the middle line as reference points. Minimal sums of the mean values and their standard deviations for the frontal bone thickness and soft tissues were measured at the intersection points of3 cm lines perpendicular to these reference points.

Актуальность. Контроль кислородного статуса коры головного мозга до, во время и после различных хирургических операций – важная задача анестезиологии, хирургии и неврологии. Сегодня одним из наиболее экономичных и эффективных методов такого контроля считается оптическая церебральная оксиметрия. Однако для построения вычислительных алгоритмов приборов и повышения достоверности диагностики необходимы точные знания геометрических параметров изучаемых анатомических областей.

Цель – оценка геометрических характеристик головы человека по данным рентгеновской компьютерной томографии для создания первого отечественного оптического церебрального оксиметра.

Материал и методы. Проведена ретроспективная оценка по данным мультиспиральной компьютерной томографии толщины чешуи лобной кости, прилежащих мягких тканей и вычислено их суммарное значение у 100 пациентов старше 50 лет (50 мужчин и 50 женщин, средний возраст – 64 ± 8 лет). Ориентирами для определения этих показателей были выбраны надглазничный край орбиты и срединная линия.

Результаты. Средняя толщина чешуи лобной кости составила6,28 мм (± 1,58) для правой стороны и6,38 мм (± 1,62) для левой стороны. Средняя толщина мягких тканей, расположенных поверхностно от костной ткани на этом уровне, была4,39 мм (± 1,21) для правой стороны и4,41 мм (± 1,22) для левой стороны. Общая толщина мягких тканей и чешуи лобной кости составила в среднем11,76 мм (± 2,25) для правой стороны и11,89 мм (± 2,31) для левой стороны.

Заключение. Для надежной воспроизводимости результатов церебральной оксиметрии следует использовать геометрические характеристики области предполагаемого крепления датчика, ориентируясь на надглазничный край орбиты и срединную линию. Минимальные суммарные значения усредненных величин и отклонения толщины лобной кости и мягких тканей определены в точках пересечения линий длиной3 см, проведенных перпендикулярно от указанных ориентиров. 

cerebral oxymetry, optic spectroscopy, frontal bone thickness, brain, computed tomographyцеребральная оксиметрия, оптическая спектроскопия, толщина лобной кости, головной мозг, компьютерная томография1. Пика ТО, Сафонова ЛП. Расчетные параметры тканевой оксиметрии в медицине критических состояний. Биомедицинская радиоэлектроника. 2012;(10):53–62.2. Шепелюк АН, Клыпа ТВ, Никифоров ЮВ. Церебральная оксиметрия в кардиохирургии. Общая реаниматология. 2012;8(2):67–73.3. Edmonds HL Jr. Detection and treatment of cerebral hypoxia key to avoiding intraoperative brain injuries. J Clin Monit Comput. 2000;16(1):69–74.4. Рогаткин ДА. Физические основы оптической оксиметрии. Медицинская физика. 2012;(2):97–114.5. Fischer GW, Silvay G. Cerebral oximetry in cardiac and major vascular surgery. HSR Proc Intensive Care Cardiovasc Anesth. 2010;2(4):249–56.6. Delpy DT, Cope M. Quantification in tissue near-infrared spectroscopy. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 1997;352(1354):649–59. doi: 10.1098/rstb.1997.0046.7. Bakker A, Smith B, Ainslie P, Smith K. Near-infrared spectroscopy. In: Ainslie P, editor. Applied aspects of ultrasonography in humans. Rijeca: InTech; 2012. p. 65–88.8. Thavasothy M, Broadhead M, Elwell C, Peters M, Smith M. A comparison of cerebral oxygenation as measured by the NIRO 300 and the INVOS 5100 Near-Infrared Spectrophotometers. Anaesthesia. 2002;57(10):999–1006. doi: 10.1046/j.1365-2044.2002.02826.x.9. Rogatkin DA. Basic principles of organization of system software for multifunctional noninvasive spectrophotometric diagnostic devices and systems. Biomedical Engineering. 2004;38(2):61–5. doi: 10.1023/B:BIEN.0000035722.72246.bf.10. Тучин ВВ, ред. Оптическая биомедицинская диагностика. В 2 томах. Т. 1. Пер. с англ. М.: Физматлит; 2007. 560 с. 11. Lynnerup N, Astrup JG, Sejrsen B. Thickness of the human cranial diploe in relation to age, sex and general body build. Head Face Med. 2005;1:13. doi: 10.1186/1746-160X-1-13.12. Torimitsu S, Nishida Y, Takano T, Koizumi Y, Makino Y, Yajima D, Hayakawa M, Inokuchi G, Motomura A, Chiba F, Otsuka K, Kobayashi K, Odo Y, Iwase H. Statistical analysis of biomechanical properties of the adult skull and age-related structural changes by sex in a Japanese forensic sample. Forensic Sci Int. 2014;234:185. e1–9. doi: 10.1016/j.forsciint.2013.10.001.13. Lynnerup N. Cranial thickness in relation to age, sex and general body build in a Danish forensic sample. Forensic Sci Int. 2001;117(1–2):45–51.14. Hwang K, Kim JH, Baik SH. The thickness of the skull in Korean adults. J Craniofac Surg. 1999;10(5):395–9.15. Mahinda HAM, Murty OP. Variability in thickness of human skull bones and sternum – An autopsy experience. Journal of Forensic Medicine and Toxicology Year. 2009;26(2):26–31.16. Doshi TL, Kangrga I, Vannucci A. Hyperostosis frontalis interna as a potential source of cerebral oximetry signal interference: A case report. Eur J Anaesthesiol. 2015;32(6):448–50. doi: 10.1097/EJA.0000000000000270.17. Strangman G, Boas DA, Sutton JP. Non-invasive neuroimaging using near-infrared light. Biol Psychiatry. 2002;52(7):679–93.18. Suzuki S, Takasaki S, Ozaki T, Kobayashi Y. A tissue oxygenation monitor using NIR spatially resolved spectroscopy. Proc SPIE. 1999;3579:144–5.19. Boas DA, Franceschini MA, Dunn AK, Strangman G. Noninvasive imaging of cerebral activation with diffuse optical tomography. In: Frosting RD, editor. In vivo optical imaging of brain function. Boca Raton (FL): CRC Press; 2002. p. 193–221.20. Chen B, Benni PB, inventors; Cas Medical Systems, Inc., assignee. Method for spectrophotometric blood oxygenation monitoring. United States patent US 7072701 B2. 2006 July 4.