Виртуальное планирование в абдоминальной хирургии: опыт использования в хирургии печени, селезенки и поджелудочной железы

Резюме

Компьютерное моделирование на основе данных мультиспиральной компьютерной томографии - методика, которая позволяет совместить все 4 фазы визуализации с объемным преобразованием на одном интегральном изображении. Системы по созданию сегментаций и 3D-моделей с возможностью интраоперационной навигации активно изучаются в настоящее время.

Цель работы - оценить опыт использования системы "Автоплан" в предоперационном планировании при подготовке к операциям на органах брюшной полости.

Результаты. Были обследованы 60 пациентов, проходивших лечение в хирургических отделениях клиник Самарского государственного медицинского университета. Отмечено сокращение времени оперативного вмешательства по всем нозологиям в среднем на 11,5%, летальных исходов в послеоперационном периоде в исследуемой группе не было.

Заключение. Предоперационное моделирование позволяет более точно определить топографо-анатомические взаимоотношения в области предполагаемого вмешательства. У пациентов при планировании спленэктомии моделирование позволило выбирать тип операции. При планировании операции на поджелудочной железе эффективно оценивались особенности хода сосудов в условиях измененной топографии, деформации их образованиями для исключения интраоперационной травмы. При планировании резекций печени использование системы позволяло построить виртуальную линию резекции, количественно определить соотношение резецируемой и сохраняемой паренхимы. 

Ключевые слова:предоперационное 3D-моделирование, система "Автоплан", компьютерная томография, спленэктомия, псевдокиста поджелудочной железы, эхинококк печени

Клин. и эксперимент. хир. Журн. им. акад. Б.В. Петровского. 2017. № 1. С. 31-36.

DOI: 10.24411/2308-1198-2017-00017

Статья поступила в редакцию: 01.11.2017. Принята в печать: 09.02.2017. 

Компьютерная томография (КТ) с болюсным контрастированием занимает одно из ведущих мест в оценке патологии органов брюшной полости [1]. Рабочие станции томографов обладают функцией построения 3D-изображения, которое может ответить на некоторые появившиеся после изучения протокола исследования вопросы. К сожалению, методика стандартной реконструкции методом Volume rendering не раскрывает всех топографо-анатомических взаимоотношений и вероятных вариантов развития. Это связано с тем, что программное обеспечение даже современных компьютерных томографов не позволяет совмещать различные фазы контрастного исследования брюшной полости (нативная, артериальная, портальная, отсроченная), чтобы получить всестороннее объемное изображение [2], а также заглянуть внутрь модели, например при необходимости объемной оценки сердечных клапанов.

Компьютерное моделирование на основе данных мультиспиральной КТ (МСКТ) - инновационная методика, которая позволяет совместить все 4 фазы визуализации с объемным преобразованием на одном интегральном изображении, что дает исчерпывающую информацию об анатомических особенностях органов брюшной полости вместе с особенностями артериального и венозного кровоснабжения [2]. Особенно важна функция регулировки тканевой прозрачности, которая обеспечивает оперирующего хирурга данными о взаимоотношении крупных паренхиматозных сосудов, например, при операциях на печени о типах строения воротной и печеночных вен.

В связи с актуальностью вопроса и ограничениями существующих систем в Центре прорывных исследований Самарского государственного медицинского университета (СамГМУ) "Информационные технологии в медицине" (руководитель - профессор А.В. Колсанов) группой специалистов, включающей программистов, врачей-хирургов и врачей-рентгенологов, ведется совместная разработка и внедрение в клиническое использование системы "Автоплан" по предоперационному планированию с возможностью полуавтоматической сегментации [8, 9].

Технология получения виртуальной 3D-модели в абдоминальной хирургии состоит из следующих этапов: выполнение КТ с болюсным контрастированием; загрузка данных в формате DICOM в систему "Автоплан"; сегментация паренхиматозных органов (печень, селезенка, поджелудочная железа); сегментация артерий и вен; получение объемной полигональной модели и ее анализ совместно с врачом-хирургом. Среднее время получения модели составило 23 мин.

Цель исследования - оценить опыт использования системы "Автоплан" в предоперационном планировании при подготовке к операциям на органах брюшной полости.

Материал и методы

В 2015-2016 гг. в клиниках СамГМУ были обследованы 60 пациентов, которым выполнялась МСКТ на 32-срезовом компьютерном томографе. Применяли болюсное введение неионного контрастного препарата с помощью автоматического шприца (скорость введения - 4-5 мл/с). В системе "Автоплан" использовали плагины по сегментации печени, патологических очагов и выделению сосудистых структур, объем оценивали с помощью универсального плагина "Свойства сегментации". В настоящее время идет накопление числовых по- казателей оперативных вмешательств, таких как объем кровопотери, время вмешательства, длина разреза. На данном этапе исследования оценивались субъективные мнения хирургов об удобстве использования, изменении тактики вмешательства и влиянии на ход операции, а также дополнительная информация, которую хирург получал по сравнению со стандартными результатами исследования.

Результаты

Были обследованы 60 пациентов, проходивших лечение в хирургических отделениях клиник СамГМУ. У больных выявляли доброкачественные образования печени (кисты и гемангиомы) - 16 пациентов, паразитарные кисты печени - у 5 больных, абсцессы печени - у 4 больных, гепатоцеллюлярный рак - у 5 больных, портальный тромбоз - в 9 случаях, псевдокисты поджелудочной железы - в 15, также у 16 пациентов моделирование проводилось при планировании спленомегалии. Моделирование позволяло хирургу достоверно интра- операционно идентифицировать анатомические структуры и патологические образования, планировать оптимальную линию разреза, а также избегать повреждения сосудов. Отмечено сокращение времени оперативного вмешательства в среднем по всем нозологиям на 11,5%, летальных исходов в послеоперационном периоде в исследуемой группе не было.

В качестве иллюстрации приводим клинические наблюдения по трем различным направлениям абдоминальной хирургии.

Пациентка И., 55 лет, в течение 10 лет страдает идиопатической тромбоцитопенической пурпурой с рецидивирующим течением. Длительный анамнез, неэффективность консервативного лечения, низкий уровень тромбоцитов, несмотря на большие дозы глюкокортикоидов, угроза внутричерепных кровоизлияний стали показаниями к хирургическому лечению - спленэктомии.

В системе "Автоплан" на основе анализа данных томографии была построена цветная 3D-модель области предстоящего оперативного вмешательства (рис. 1).

Согласно созданной модели, никаких сосудистых аномалий, добавочных сосудов или долек селезенки, перипроцесса, близкого расположения хвоста поджелудочной железы в воротах селезенки не выявлено. На основании полученной модели мы прогнозировали стандартное выполнение лапароскопической гибридной спленэктомии. Выполнена лапароскопическая гибридная спленэктомия с использованием Hand-port (мануально ассистированная). Интраоперационная кровопотеря не превысила 50 мл. Больной был установлен контрольный дренаж в ложе удаленной селезенки, введенный через латеральный порт. Продолжительность операции составила 75 мин. Послеоперационный период протекал без осложнений. Пациентка выписана на 5-е сутки с нормальными показателями уровня тромбоцитов (356×109/л), дозы преднизолона были уменьшены по схеме до полной отмены препарата.

В этом случае данные модели полностью подтвердились интраоперационно и позволили прецизионно выполнить лапароскопическую гибридную спленэктомию с минимальной кровопотерей. Знание топографии хвоста поджелудочной железы позволило избежать его интораоперационной травмы с возможным развитием послеоперационного панкреатита.

Пациент Ч., 51 год, поступил в экстренном порядке в хирургическое отделение клиники госпитальной хирургии СамГМУ. Предъявлял жалобы на боли в эпигастрии опоясывающего характера, желтушность кожи и склер, темный цвет мочи и светлый цвет кала. В анамнезе - длительное злоупотребление алкоголем. В течение предшествующих 5 лет беспокоили постоянные опоясывающие боли в эпигастрии, за последние 10 дней стал отмечать нарастающую желтушность кожных покровов. При поступлении: гемодинамика стабильная. Артериальное давление - 130 и 70 мм рт.ст., частота сердечных сокращений - 76/мин. Живот мягкий, безболезненный. В эпигастрии пальпируется округлое плотное малоболезненное образование диаметром 10 см. Был установлен диагноз: хронический панкреатит с расширением главного панкреатического протока. Множественные псевдокисты головки поджелудочной железы. Желчнокаменная болезнь. Хронический калькулезный холецистит. Механическая желтуха.

После выполнения КТ с болюсным контрастированием в системе "Автоплан" на основе анализа данных томографии была построена цветная 3D-модель печени и поджелудочной железы с визуализацией сосудистых структур. При исследовании определяется увеличение желчного пузыря, в головке поджелудочной железы наблюдаются жидкостные образования, без накопления контраста - псевдокисты. При анализе модели по передней поверхности наиболее крупной псевдокисты определяется ветвь общей печеночной артерии - правая желудочная артерия. Позади псевдокисты определяются воротная и нижняя брыжеечная вены (рис. 2). Были проведены лапаротомия, субтотальная резекция головки поджелудочной железы, продольная панкреатоеюностомия, формирование гепатикоеюноанастомоза на Ру-петле, холецистэктомия, послеоперационный период протекал без особенностей. Выполнена контрольная КТ с болюсным контрастированием, также в системе "Автоплан" была построена модель. Обе модели представлены на рис. 2.

Рис. 2. Полигональная 3D-модель до и после операции. Вид спереди. Разными цветами обозначены печень, поджелудочная железа с псевдокистами, артерии и вены 

Пациент И., 51 год, обратился в отделение пропедевтической хирургии клиники СамГМУ с жалобами на чувство тяжести и боли в правом подреберье, диспептические явления и нарушения стула. При КТ в правой доле печени в SV-VIII определялись 4 округлые гиподенсные образования с плотностью, соответствующей жидкостной, с перегородками в структуре, неровными контурами, плотными стенками. Диаметр их варьировал от 20 до 50 мм. При контрастировании их плотность не менялась. В результате больному было выставлено заключение - эхинококковые кисты правой доли печени. Диагноз был подтвержден данными иммунологических тестов. Затем выполнено моделирование печени и сосудистых структур. Результаты сегментации печени и венозных сосудов представлены на рис. 3.

Важным вопросом, интересовавшим хирурга, являлась жизнеспособность сохраняемой паренхимы печени при радикальной резекции эхинококковых кист. Для планирования оптимального хода операции хирург проводил виртуальную плоскость резекции, задавал интересующие опорные точки (взаимоотношение с ветвями воротной вены, достаточность кровотока сохраненной части и т.д.). После построения оптимальной плоскости с минимальным, но достаточным объемом резекции паренхимы были проведены объемные измерения. Объем сохраняемой части печени составлял 48% с достаточным кровоснабжением. 3D-модель представлена на рис. 4.

Обсуждение

Системы по созданию сегментаций и 3D-мо- делей с возможностью интраоперационной навигации активно изучаются в настоящее время. В систематическом обзоре J. Hallet и соавт. указывается на наглядность получаемых моделей и положительные отзывы хирургов. К сожалению, из-за небольшого объема результатов к настоящему дню отсутствуют обширные данные по объективному сравнению операций с использованием подобных систем и без их применения [3].

В нескольких отечественных работах [4-6] анализируется опыт использования системы по моделированию при планировании операций по удалению опухолей почек. Указывается на удобство хирурга, уверенность в исходе операции, прогнозирование возможных осложнений. Авторы анализировали объективные числовые показатели: объем кровопотери и время операции. Они достоверно различались в группах с применением моделирования и без него. Незначительно отличалось и время ишемии почечной ткани, у большего числа пациентов удалось избежать перекрытия основного кровотока.

В крупном контролируемом исследовании Y.B. He и соавт. [7] система по моделированию и виртуальной резекции печени IQQA Liver (EDDA Technology) использовалась при предоперационном планировании у пациентов с альвеолярным эхинококкозом. 106 больных были разделены на 2 группы, сравнимые по клиническому статусу. В одной использовался классический диагностический алгоритм, а в исследуемой группе он был дополнен предоперационным моделированием. Установлено, что в группах достоверно различались среднее время операции, кровопотеря и уровень сывороточного альбумина в послеоперационном периоде (был выше в исследуемой группе).

Выводы

Таким образом, анализ нескольких десятков клинических случаев, в том числе трех подробно описанных больных, позволяет сделать следующие выводы:

1. Предоперационное моделирование позволяет более точно определить топографо-анатомические взаимоотношения в области предполагаемого вмешательства.

2. У пациентов при планировании спленэктомии моделирование позволило выбрать тип операции: лапароскопическая или открытая, при наличии аномалий селезеночных артерий и вен точно определять объем селезенки, прогнозировать развитие острого панкреатита в послеоперационном периоде.

3. При планировании операции на поджелудочной железе эффективно оценивались особенности хода сосудов в условиях измененной топографии, деформации их образованиями для исключения интраоперационной травмы.

4. При планировании резекций печени использование системы позволяло определить, в каких доле и сегменте располагается очаг, построить виртуальную линию резекции и оценить, через какие сосудистые структуры она проходит, а также количественно определить соотношение резецируемой и сохраняемой паренхимы. 

Литература

1. Прокоп М., Галански М. Спиральная и многослойная компьютерная томография : пер. с англ. М. : Медпресс-информ, 2008. Т. 1. 416 с.

2. Федоров В.Д., Кармазановский Г.Г., Гузеева Е.Б., Цвиркун В.В. Виртуальное хирургическое моделирование на основе данных компьютерной томографии. М. : Видар-М, 2003. 184 с.

3. Hallet J., Gayet B., Tsung A., Wakabayashi G., Pessaux P. Systematic review of the use of pre-operative simulation and navigation for hepatectomy: current status and future perspectives // J. Hepatobiliary Pancreat. Sci. 2015. Vol. 22, N 5. P. 353-362. doi: 10.1002/ jhbp.220.

4. Аляев Ю.Г., Фиев Д.Н., Петровский Н.В., Хохлачев С.Б. Использование интраоперационной навигации при органосохраняющих хирургических вмешательствах по поводу опухоли почки // Онкоурология. 2012. No 3. С. 31-37.

5. Дубровин В.Н., Егошин А.В., Фурман Я.А. и др. Первый опыт применения технологии дополненной реальности на основе 3D-моделирования для интраоперационной навигации при лапароскопической резекции почки // Мед. альманах. 2015. No 2 (37). С. 45-47.

6. Глыбочко П.В., Аляев Ю.Г., Терновой С.К., Дзеранов Н.К. и др. Трехмерное моделирование опухолевого процесса в почке с последующим планированием оперативного вмешательства на ней // Бюл. сибир. мед. 2012. No 5. Прил. С. 38-40.

7. He Y.B., Bai L. et al. Application of 3D reconstruction for surgical treatment of hepatic alveolar echinococcosis // World J. Gastroenterol. 2015 Sep 21. Vol. 21, N 35. P. 10 200-10 207. doi: 10.3748/wjg.v21.i35.10200.

8. Каторкин С.Е., Колсанов А.В., Быстров С.А., Чаплыгин С.С. и др. Предоперационное 3-D моделирование спленэктомии у пациентки с первичной иммунной тромбоцитопенией // Новости хир. 2017. No 1. С. 21-27.

9. Колсанов А.В., Манукян А.А., Зельтер П.М., Чаплыгин С.С. и др. Виртуальное моделирование операции на печени на основе данных компьютерной томографии // Анналы хир. гепатологии. 2016. No 4 (21). С. 16-22. 

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Дземешкевич Сергей Леонидович
Доктор медицинских наук, профессор (Москва, Россия)

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»