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).
![](http://www.medobr.ru/cgi-bin/unishell?usr_data=gd-image(jarticles_cesurg,222,,4,photo1,00000000,)&hide_Cookie=yes)
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.
![](http://www.medobr.ru/cgi-bin/unishell?usr_data=gd-image(jarticles_cesurg,222,,4,photo2,00000000,)&hide_Cookie=yes)
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.
![](http://www.medobr.ru/cgi-bin/unishell?usr_data=gd-image(jarticles_cesurg,222,,4,photo3,00000000,)&hide_Cookie=yes)
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.
![](http://www.medobr.ru/cgi-bin/unishell?usr_data=gd-image(jarticles_cesurg,222,,4,photo4,00000000,)&hide_Cookie=yes)
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.