Синдром запястного канала, который сопровождается болью и онемением кисти руки, является наиболее распространённой патологией среди расстройств периферической нервной системы. Обследование, которое проходит пациент с туннельной нейропатией с помощью клинической диагностики, МРТ, КТ и ультразвука, не позволяют получить полную информацию об основной причине компрессии (сжатия) нерва. Учёные Пермского Политеха совместно с коллегами из Пермского медицинского университета создали биомеханическую модель запястного канала, которая способна рассчитать давление на срединный нерв во время движения пальцев и кисти. Такое моделирование — один из этапов персонализированной методики определения компрессии срединного нерва. Исследование опубликовано в журнале Applied Sciences и выполнено за счёт гранта Российского научного фонда и Пермского края.
Геометрическая модель кисти по МРТ. Источник: Пресс-служба Пермского Политеха
Биомеханическая трёхмерная модель запястного канала в соответствии с физиологическими и анатомическими особенностями была построена на основе снимков МРТ кисти здорового человека. Магнитно-резонансные изображения были сегментированы и обработаны в специальной программе для компьютерного моделирования. Для имитации движения запястья были выбраны четыре действия: сгибание пальцев, сгибание/разгибание кисти и разгибание запястья с последующим сгибанием пальцев. После анализа движений руки было получено распределение напряжений по всем тканям кисти.
«Результаты показывают, что сдавливание срединного нерва происходит быстрее при сгибании запястья, чем при разгибании запястья или пальцев. Нерв подвергается напряжению из-за механического контакта с окружающими тканями, а не из-за жидкости в клетках соединительной ткани, которая заполняет свободные полости. Таким образом, давление является одним из косвенных показателей, приводящих к синдрому запястного канала», — рассказал доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики Пермского Политеха Алексей Кучумов.
Такое давление снижает подвижность нерва, в связи с чем во время движений в лучезапястном суставе он подвергается микротравматизации. Вместе с этим из-за повышения давления в этой области страдает циркуляция венозной и артериальной крови, что в итоге вызывает запуск биомеханических и структурных изменений в области запястного канала.
Движение кисти. Источник: Пресс-служба Пермского Политеха
«Созданная модель учитывает влияние различных движений кисти и пальцев на сдавливание срединного нерва. Наши результаты могут быть полезны при диагностике и лечении синдрома запястного канала», — сообщил аспирант кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики Пермского Политеха Савелий Пешин.
Разработчики из Пермского Политеха с коллегами впервые создали единый численный алгоритм диагностики синдрома запястного канала. Он основан на обработке медицинских изображений, анамнезе пациента и дополнительных персональных данных.
«Наше исследование включает анализ клинических, лабораторных, инструментальных и анамнестических данных пациентов с синдромом запястного канала. С помощью биомеханического моделирования мы получили новые сведения о факторах, которые влияют на развитие компрессии нерва. Это поможет практикующим врачам вовремя предпринять необходимые меры для профилактики и лечения туннельных синдромов», – поясняет заведующая кафедрой неврологии и медицинской генетики, доктор медицинских наук ПГМУ имени академика Е. А. Вагнера Юлия Каракулова.
Разработка пермских учёных вписывается в основную тенденцию последних лет – моделирование физиологии человека и развитие персонализированных подходов. Это позволяет учитывать индивидуальные параметры пациента для качественных рекомендаций по лечению и профилактике заболеваний.
Геометрическая модель кисти по МРТ. Источник: Пресс-служба Пермского Политеха
Биомеханическая трёхмерная модель запястного канала в соответствии с физиологическими и анатомическими особенностями была построена на основе снимков МРТ кисти здорового человека. Магнитно-резонансные изображения были сегментированы и обработаны в специальной программе для компьютерного моделирования. Для имитации движения запястья были выбраны четыре действия: сгибание пальцев, сгибание/разгибание кисти и разгибание запястья с последующим сгибанием пальцев. После анализа движений руки было получено распределение напряжений по всем тканям кисти.
«Результаты показывают, что сдавливание срединного нерва происходит быстрее при сгибании запястья, чем при разгибании запястья или пальцев. Нерв подвергается напряжению из-за механического контакта с окружающими тканями, а не из-за жидкости в клетках соединительной ткани, которая заполняет свободные полости. Таким образом, давление является одним из косвенных показателей, приводящих к синдрому запястного канала», — рассказал доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики Пермского Политеха Алексей Кучумов.
Такое давление снижает подвижность нерва, в связи с чем во время движений в лучезапястном суставе он подвергается микротравматизации. Вместе с этим из-за повышения давления в этой области страдает циркуляция венозной и артериальной крови, что в итоге вызывает запуск биомеханических и структурных изменений в области запястного канала.
Движение кисти. Источник: Пресс-служба Пермского Политеха
«Созданная модель учитывает влияние различных движений кисти и пальцев на сдавливание срединного нерва. Наши результаты могут быть полезны при диагностике и лечении синдрома запястного канала», — сообщил аспирант кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики Пермского Политеха Савелий Пешин.
Разработчики из Пермского Политеха с коллегами впервые создали единый численный алгоритм диагностики синдрома запястного канала. Он основан на обработке медицинских изображений, анамнезе пациента и дополнительных персональных данных.
«Наше исследование включает анализ клинических, лабораторных, инструментальных и анамнестических данных пациентов с синдромом запястного канала. С помощью биомеханического моделирования мы получили новые сведения о факторах, которые влияют на развитие компрессии нерва. Это поможет практикующим врачам вовремя предпринять необходимые меры для профилактики и лечения туннельных синдромов», – поясняет заведующая кафедрой неврологии и медицинской генетики, доктор медицинских наук ПГМУ имени академика Е. А. Вагнера Юлия Каракулова.
Разработка пермских учёных вписывается в основную тенденцию последних лет – моделирование физиологии человека и развитие персонализированных подходов. Это позволяет учитывать индивидуальные параметры пациента для качественных рекомендаций по лечению и профилактике заболеваний.
