CC BY
17
4. Неймарк, А.И. Лазерная допплеровская флоуметрия при заболеваниях мочеполовой системы / А.И. Неймарк, Ю.С. Кондратьева, Б.А. Неймарк. - М.: Практическая медицина, 2011. - 104 с.
5. Cerqueira, J. Erectile dysfunction: prevalence and associated variables in patients with chronic renal failure / J.Cerqueira, M.Moraes, S.Glina//Int J. Impot Res. - 2002. - №14. - P.65-71.
6. Naya, Y. Significant decrease of the International Index of Erectile Function in male renal failure patients treated with hemodialysis/ Y. Naya, J. Soh, A. Ochiai, Y. Mizutani, S. Ushijima, K. Kamoi//Int J. Impot Res. - 2002. - № 14. - P. 172-7.
7. Neto, A. The epidemiology of erectile dysfunction and its correlates in men with chronic renal failure on hemodialysis in Londrina, southern Brazil/ A. Neto, M. de Freitas Rodrigues, J. Saraiva Fittipaldi, E. Moreira Jr// Int J. Impot Res. - 2002. - № 14. - P.19-26.
8. Arslan, D. Sexual dysfunction in male patients on hemodialysis: assessment with the International Index of Erectile Function (IIEF)/ D. Arslan, G. Aslan, A/ Sifil, C. Cavdar, I. Celebi, T. Gamsari // Int J. Impot Res. - 2002. - № 14. - P. 539-42.
9. Krishnan, R. Prevalence and determinants of erectile dysfunction in patients on peritoneal dialysis/ R. Krishnan, S. Izatt, J. Bargman, D. Oreopoulos//Int Urol Nephrol. - 2003. - № 35. - P. 553.
10. Miyata, Y. Erectile dysfunction in hemodialysis patients with diabetes mellitus: association with age and hemoglobin A1C levels/Y. Miyata, K. Shindo, F. Matsuya, M. Noguchi, M. Nishikido, S. Koga // Int J. Urol. - 2004. - № 11. - P. 530-4.
11. Rosen, R. The international index of erectile function (IIEF): a multidimensional scale for assessment of erectile dysfunction / R. Rosen, A. Riley, G. Wagner, I. Osterloh, J. Kirkpatrick, A. Mishra // Urology. - 1997. - № 49. - P. 822-30.
12. Feldman, H. Impotence and its medical and psychosocial correlates: results of the Massachusetts Male Aging Study/H. Feldman, I. Goldstein, D. Hatzichristou, R. Krane, J. McKinlay // J. Urol. - 1994. - № 151. - P. 54-61.
13. Pourmand, G. Does renal transplantation improve erectile dysfunction in hemodialysed patients? What is the role of associated factors?/ G. Pourmand, A. Emamzadeh, S. Moosavi, A. Mehrsai, M. Taherimahmoudi, M. Nikoobakht, A. Saraji, S. Salem // Transplant Proc. -2007. - № 39 (4). - Р. 1029-32.
14. Mariacristina, V. Interventions for treating sexual dysfunction in patients with chronic kidney disease/ S. Navaneethan, D. Johnson, G. Lucisano, G. Graziano, M. Querques, V. Saglimbene, M. Ruospo, C. Bonifati, E. Jannini, G. Strippoli // Clin J Am Soc Nephrol. - 2010. -№ 5 (6). - P. 985-995.
УДК 616.61-089.87-089.811./814-092.4:004.94 © В.М. Попков, Д.Ю. Потапов, А.Н. Понукалин, Д.А. Дурнов, 2015
В.М. Попков, Д.Ю. Потапов, А.Н. Понукалин, Д.А. Дурнов МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ПАРЕНХИМЫ ПОЧКИ В ЗОНЕ РЕЗЕКЦИИ ПРИ НАЛОЖЕНИИ ГЕМОСТАТИЧЕСКИХ ШВОВ
ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздрава России, г. Саратов
Цель исследования - на основании математической модели изучить степень деформации паренхимы почки при наложении различных модификаций гемостатических швов. Для построения моделей использовали метод конечных элементов с применением программного комплекса «ANSYS». Созданы модели паренхимы почки после плоскостной резекции с наложенными П-образным, непрерывным и двойным узловым швами. Степень деформации изображали графически с помощью цветовой гаммы: синему цвету соответствует отсутствие смещения паренхимы, а красному - зона наибольшего ее смещения. При использовании непрерывного шва в качестве методики гемостаза наблюдается наибольшая деформация паренхимы в зоне резекции почки. Наименьшая деформация органа наблюдается, по данным моделирования, при наложении модифицированного двойного лигатурного шва.
Проведенное исследование не позволяет рекомендовать использование при резекции почки непрерывного шва с вовлечением в него паренхимы. Использование непрерывного шва целесообразно при наложении на капсулу почки с целью герметизации. Наиболее подходящим в качестве метода окончательного гемостаза является двойной узловой шов, обеспечивающий оптимальные условия для заживления тканей в области резекции.
Ключееые слова: резекция почки; гемостатические швы; метод конечных элементов.
V.M. Popkov, D.Yu. Potapov, A.N. Ponukalin, D.A. Durnov MODELLING OF RENAL PARENCHYMA DEFORMATION IN THE RESECTION ZONE DURING HEMOSTATIC SUTURES APPLICATION
Objective: on the basis of a mathematical model to study the degree of deformation of the renal parenchyma upon application of various modifications of hemostatic sutures. To construct models, the finite element method using the software package «ANSYS» was used. The models of the renal parenchyma after plane resection superimposed with U-shaped, double knots and continuous sutures were designed. The degree of deformation was graphically represented using a color palette. In this case, the blue color corresponds to the absence of bias parenchyma, and red - to the largest area of its bias. A continuous suture technique as hemostasis showed the greatest deformation of the parenchyma in the area of nephrectomy. The smallest body deformation is observed, according to the simulation, when modified double ligature suture is applied.
The research does not recommend the use of partial nephrectomy with continuous suture with the involvement of the parenchyma. Using continuous suture is useful when applied to the capsule for sealing the kidney. The most suitable as a method of final hemostasis is a double junction seam, providing optimal conditions for healing tissues in the resection area.
Key words: kidney resection, hemostatic sutures, method of finite elements.
Показания к выполнению резекции почки при различных патологиях и травмах этого органа значительно расширились в связи с успехами в ранней диагностике заболеваний почки, появлением новых методов операций и
остановки кровотечения из паренхимы почки, увеличением в популяции доли людей с хроническими болезнями почки и хронической почечной недостаточностью (ХПН), достижениями анестезиологии и реанимации [1,2,3].
Частота послеоперационных кровотечений после резекции почки различна и зависит от вида операций, применяемых методов гемостаза и характера патологии, по поводу которой была выполнена операция, и колеблется от 0,3 до 7,5%. При этом в 2,5% случаев возникает потребность в выполнении нефрэктомии [2,3,4]. Создание математических моделей паренхимы почки позволяет изучить воздействие на нее гемостатических швов и выбрать наиболее подходящий шов в конкретной клинической ситуации. Тем самым могут быть улучшены результаты лечения пациентов [5,6,7].
Цель исследования - на основании математической модели изучить степень деформации паренхимы почки при наложении различных модификаций гемостатических швов.
Материал и методы
При моделировании паренхимы почки в зоне резекции нами использовался метод конечных элементов с применением программного комплекса «АК8У8». Моделирование в программном комплексе «АК8У8» включает в себя несколько шагов:
1. Предварительная постановка задачи.
2. Создание (импорт) геометрии модели.
3. Создание таблицы атрибутов элементов.
4. Создание узлов и элементов (построение сетки) на основе геометрической модели.
5. Добавление уравнений ограничений.
6. Получение результатов расчетов.
В качестве исходных данных при создании модели использовали числовые значения усилия начала разрыва паренхимы и модуля упругости для паренхимы почки и относительной деформации образца паренхимы, полученные нами ранее в ходе эксперимента [8]. Значение модуля упругости для паренхимы составило в среднем 0,12 МПа, усилия начала разрыва - 2,18 Н, относительной деформации -90,2%. Для изучения степени деформации паренхимы в зоне резекции были созданы три конечно-элементные модели паренхимы при плоскостной резекции почки с наложенными П-образным, непрерывным и модифицированным двойным узловым швами. П-образный и непрерывный швы накладывали по стандартным методикам. Модифицированный двойной узловой шов накладывали следующим образом: после выполнения плоскостной или фронтальной резекций и ушивания полостной системы через всю толщину почки в одном канале проводили двойные лигатуры на расстоянии 2-2,5 см друг от друга (шаг 1). Затем, используя подкладки из паранефрального жира, лигатуры завязывали с двух сторон (шаг 2), после чего свободные концы соседних швов связы-
вали между собой по передней и задней поверхностям почки для обеспечения дополнительного гемостаза (шаг 3) (рис. 1).
Рис. 1. Схема наложения двойного узлового шва на паренхиму почки
Степень деформации изображали графически с помощью цветовой гаммы: степень смещения возрастает при смещении цветового спектра от синего к красному. При этом синему цвету соответствует отсутствие смещения паренхимы, а красному - зона наибольшего ее смещения. Толщина нити в модели равнялась 0,2 мм. В качестве эквивалента затягивания нитей к ним прикладывали силу, равную 1 Н. Принципиальным моментом считаем прикладывание одинаковой силы в 1 Н во всех трех моделях, чтобы иметь в дальнейшем возможность сравнения полученных результатов. Изначально была изучена деформация паренхимы почки при затягивании лигатур по трем стандартным осям: оси X, оси У и оси 2. Затем при помощи компьютерной программы деформацию по трем осям суммировали и выводили на экран в виде единого изображения.
Результаты и обсуждение
Математическая модель суммарного смещения паренхимы почки в зоне ее резекции при применении непрерывного шва представлена на рис. 2.
Анализируя полученное изображение, видно, что при наложении непрерывного шва на паренхиму почки она сильно деформируется по всем трем осям на всю глубину органа. Это вызывает вкупе с давлением на ткань органа при затягивании лигатуры грубые нару-
шения кровообращения и функции органа в послеоперационном периоде.
^ . па
,«№-« -«« ,(« ЛЙИ
Рис. 2. Смещение паренхимы почки при наложении непрерывного шва
При оценке суммарных перемещений паренхимы почки в зоне плоскостной резекции при затягивании П-образных швов получен следующий результат, представленный на рис. 3.
воин яж -1 ^_
+ .\lLllb
■400Е-ЭЗ .0012 .302 .0028
Рис. 3. Суммарные перемещения паренхимы почки при наложенном П-образном шве
При анализе полученных данных становятся очевидными преимущества П-образного шва в сравнении с непрерывным - это: отсутствие влияния наложенного шва на глубоко-лежащие слои паренхимы, следовательно, и отсутствие нарушения кровообращения в ней с развитием послеоперационной атрофии паренхимы; более равномерное смещение паренхимы, что снижает риск прорезывания шва и, следовательно, риск интра- и послеоперационного кровотечения из зоны резекции. Однако П-образный шов все-таки оказывает достаточно значительное влияние на паренхиму в зоне резекции. В этом плане модифицированный нами двойной узловой шов выгодно отличается как от П-образного, так и от непрерывного шва.
Математическая модель суммарных перемещений паренхимы почки в зоне наложения двойного узлового шва представлена на рис. 4.
Рис. 4. Суммарные перемещения паренхимы почки при наложенном двойном лигатурном шве
После проведенного моделирования стало очевидным, что при затягивании двойного узлового шва наибольшее перемещение испытывает зона выхода шва на поверхность паренхимы и подкладка из паранефрального жира, используемая в обязательном порядке при его наложении. Между тем участки паренхимы как в глубине органа, так и между наложенными швами остаются практически интактными к перемещению и, следовательно, находятся в наилучших условиях для первичного заживления послеоперационной раны. Все это способствует профилактике развития осложнений после операции.
Произведенные нами экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы: при использовании непрерывного шва в качестве методики гемостаза наблюдается наибольшая деформация паренхимы в зоне резекции почки, что может явиться причиной некроза и атрофии паренхимы почки в месте ее резекции. По данным моделирования, наименьшая деформация органа наблюдается при наложении модифицированного двойного лигатурного шва. Минимальное повреждение тканей почки при использовании этого шва создает хорошие условия для заживления тканей и уменьшает вероятность развития осложнений в послеоперационном периоде. Кроме того, при неэффективном интраоперационном гемостазе имеется возможность применения большего усилия для затягивания шва и большей компрессии паренхимы почки, не опасаясь прорезывания и некроза паренхимы после операции.
Показатели деформации паренхимы почки при использовании для окончательной остановки кровотечения горизонтального П-образного шва занимают промежуточное положение между показателями деформации у непрерывного и двойного узлового. Хотя при использовании П-образного шва, мало страдают глубокие слои паренхимы, однако ткань
почки, лежащая непосредственно в плоскости резекции находится в состоянии более выраженной ишемии, а поэтому может быть субстратом для возникновения осложнений, а именно кровотечений и мочевых свищей.
Выводы
Согласно проведенному исследованию не рекомендуется при выполнении резекции почки использовать непрерывный шов с во-
влечением в него паренхимы. Использование непрерывного шва целесообразно при наложении его только на капсулу почки с целью ее герметичного закрытия. Наиболее подходящим для использования в качестве метода окончательного гемостаза является двойной узловой шов, обеспечивающий оптимальные условия для заживления тканей в области резекции.
Сведения об авторах статьи:
Попков Владимир Михайлович - д.м.н., зав. кафедрой урологии, ректор ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России. Адрес: 410012, г. Саратов, ул. Б. Казачья, 112. E-mail: meduniv@sgmu.ru. Потапов Дмитрий Юрьевич - к.м.н., врач-хирург Клинической больницы им. С.Р. Миротворцева ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России. Адрес: 410000, г. Саратов, ул. Б. Садовая 137, корпус 1. Е-mail: pota-povmed@rambler.ru.
Понукалин Андрей Николаевич - к.м.н., доцент кафедры урологии ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России. Адрес: 410012, г. Саратов, ул. Б. Казачья,112. E-mail: ponukalin@bk.ru.
Дурнов Денис Андреевич - к.м.н., ассистент кафедры урологии ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России. Адрес: 410012, г. Саратов, ул. Б. Казачья, 112. E-mail: dendurnov@mail.ru.
ЛИТЕРАТУРА
1. Применение аллотрансплантата с целью гемостаза при операциях на почке / В.Н. Павлов [и др.] // Медицинский вестник Башкортостана. - 2011. - Т.6, № 6. - С.91-94.
2. Казимиров, В.Г. Анатомо-функциональное обоснование резекции почки. / В.Г. Казимиров, С.В. Бутрин - Волгоград: «Издатель», 2001. - 168 с.
3. Матвеев, В.Б. Роль органосохраняющего хирургического лечения рака почки на современном этапе / В.Б. Матвеев, Б.П. Матвеев, М.И. Волкова // Онкоурология. - 2007. - № 2. - С.5-11.
4. Kural A. Outcome of nephron-sparing surgery: elective versus imperative indications / A. Kural, O. Demirkesen, B. Onal // Urol. Int. -2003. - Vol. 71, N 2. - P. 190-196.
5. Попков, В.М. Применение метода конечных элементов в процессе математического моделирования в урологии / В.М. Попков, Д.Ю. Потапов, А.Н. Понукалин, Б.И. Блюмберг // Бюллетень Сибирской медицины. - 2012. - Т.11, №2. - С. 157-163.
6. Haemmerich D. Mathematical modeling of impedance controlled radiofrequency tumor ablation and ex-vivo validation// Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. 2010. - 2010. - P.1605-8.
7. A comprehensive renal injury concept based on a validated finite element model of the human abdomen/ J. Snedeker, B. Barnstuble, P. Iaizzo, M. Farshad et al.// J Trauma. - 2007. - May; 62(5). - P.1240-9.
8. Попков, В.М. Экспериментальное обоснование гемостатических швов при резекции почки по поводу опухоли / В.М. Попков, А.Н. Понукалин, Д.Ю. Потапов, Ю.А. Малышева // Онкоурология. - 2012. - № 4. - С. 15-22.
УДК 616.65-006.66:51-76
© В.М. Попков, Т.В. Шатылко, А.Ю. Королев, Р.Н. Фомкин, А.Б. Полозов, 2015
В.М. Попков, ТВ. Шатылко, А.Ю. Королев, Р.Н. Фомкин, А.Б. Полозов ОПТИМИЗАЦИЯ PSA-СКРИНИНГА С ПОМОЩЬЮ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздрава России, г. Саратов
Цель исследования - оптимизация PSA-скрининга на рак предстательной железы (РПЖ). Задачами исследования явились создание искусственной нейронной сети (ИНС), способной прогнозировать результат трансректальной биопсии (ТРБ) простаты и степень онкологического риска по Д'Амико в случае обнаружения аденокарциномы, и оценка прогностической эффективности ИНС.
Для создания ИНС использовались клинические, лабораторные и инструментальные данные 398 пациентов, которым в период с 2012 по 2014 г. выполнялась ТРБ простаты в клинической больнице им. С.Р. Миротворцева СГМУ. Проверка прогностической эффективности ИНС производилась на результатах обследований 80 пациентов, которым производилась ТРБ в сентябре-декабре 2014 г.
У 40 (50%) пациентов в группе валидации при гистологическом исследовании биоптатов была обнаружена аденокар-цинома. Точность прогнозирования наличия аденокарциномы в биоптате при валидации составила 93,75% (чувствительность - 97,56%, специфичность - 89,70%). У 28 из 40 (70%) пациентов совпала прогнозируемая и реальная категория риска по Д'Амико. Таким образом, ИНС способны стратифицировать РПЖ по группе риска до биопсии.
Ключевые слова: искусственные нейронные сети, рак простаты, биопсия.
V.M. Popkov, T V. Shatylko, A.Yu. Korolev, R.N. Fomkin, A.B. Polozov OPTIMIZATION OF PSA-SCREENING USING ARTIFICIAL INTELLECT
Aim of the study is optimization of PSA-based screening for prostate cancer (PCa). Research tasks are building an artificial neural network (ANN) capable to predict the results of transrectal prostate biopsy (TPB) and, in case of detecting adenocarcinoma, its risk category according to D'Amico; evaluating the predictive ability of ANN.
