Трехмерное моделирование опухолевого процесса в почке с последующим планированием оперативного вмешательства на ней Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Трехмерное моделирование опухолевого процесса в почке с последующим планированием оперативного вмешательства на ней

Глыбочко П.В., Аляев Ю.Г., Терновой С.К., Дзеранов Н.К., Хохлачев С., Ахвледиани Н.Д., Петровский Н.В., Фиев Д.Н.

3D simulation of tumoral process in a kidney with following planning of operation in it

Glybochko P. V., Alyaev Yu.G., Ternovoi S.K., Dzeranov N.K., Khokhlachev S., Akhvlediani N.D., Petrovsky N. V., Fiyev D.N.

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова, г. Москва

© Глыбочко П.В., Аляев Ю.Г., Терновой С.К. и др.

Внедрение информационно-лазерных технологий значительно усовершенствовало диагностические возможности и улучшило результаты лечения больных с различными заболеваниями почек. Мультипла-нарные построения при мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ) позволяют получать фактически полную информацию об опухолевом процессе в почке. Однако единственным, но весьма значимым недостатком данного метода является получение разобщенных сведений по артериальной, паренхиматозной, венозной и экскреторной фазам визуализации. Очевидно, что разобщенность сведений по четырем фазам МСКТ не позволяет судить об особенностях рентгенотопографических взаимоотношений и об истинной внутриорганной анатомии патологических изменений в почке. В результате масштабного изучения 4 тыс. МСКТ установлено, что аномалии почек, верхних мочевых путей и почечных сосудов встречаются в человеческой популяции весьма часто (более 23%). Информация об аномальном строении почек, верхних мочевых путей и почечных сосудов наиболее значима при планировании операции, так как позволяет учитывать индивидуальные особенности их анатомии и топографических характеристик. Исходя из всего вышесказанного, насущность разработки новых методов визуализации и постпроцессинговой обработки получаемых при томографии графических данных совершенно очевидна.

Освоена и внедрена в клиническую практику методика компьютерной обработки томограмм, которые

получаются при МСКТ. От правильности выполнения МСКТ зависят точность и безошибочность виртуальной 3Б-модели, поэтому исследование должно проводиться по специальному протоколу, в котором оперирующий хирург определяет вопросы, ответы на которые необходимы для составления плана операции. Компьютерное моделирование (КМ) позволяет без искажений эффективно совместить все четыре фазы визуализации на одном интегральном изображении, что дает исчерпывающую информацию об анатомических особенностях пораженной патологическим процессом почки. При этом дополнительно становится возможным создать эффект послойной тканевой прозрачности почки, что обеспечивает оперирующего хирурга уникальными данными о взаимоотношении патологических изменений в ней крупных внутрипочечных сосудов с элементами верхних мочевых путей (рис. 1).

Достижения современной лучевой диагностики в клинической практике, г. Томск, 27—28 сентября 2012 г.

Рис. 1. Компьютерное моделирование (режим прозрачности). «Маленькая опухоль» верхнего сегмента почки

КМ помогает хирургу детально изучить особенности почечного кровоснабжения, чтобы предупредить возможность фатального кровотечения во время операции. Помимо этого, проанализировав данные КМ, хирург стремится запланировать и осуществить парциальную нефрэктомию таким образом, чтобы выполнить ее в пределах здоровых тканей и обеспечить остающуюся паренхиму достаточным кровоснабжением и мочевыми путями.

Всего предоперационное КМ операций при опухоли почки выполнено 95 пациентам (86 резекций почки и 9 нефрэктомий). 86 пациентам с диагнозом «рак почки в стадии Т1—Т3а», выполнено органосо-храняющее пособие. Программное обеспечение для КМ позволяет выполнять виртуальное сечение паренхимы в зависимости от поставленных задач — в виде клина, разнонаправленной плоскости, блюдца и т.д. — с последующим получением информации о структурах дна и плоскости резекции почки (наличие крупных веток сегментарных сосудов, элементов чашечно-лоханочной системы) (рис. 2).

а

б

Рис. 2. Компьютерное моделирование: а — виртуальное удаление опухоли с отображением «кратера резекции»; б — виртуальное плоскостное удаление паренхимы почки с опухолью и отображение составляющих «резецированной поверхности» Получаемая информация применяется в разработке профилактических мероприятий по предотвращению развития как угрожающего жизни интраоперационно-го кровотечения, так и образования мочевого свища в послеоперационном периоде. У 15 больных применили так называемый рамочный стереотаксис. С помощью лазерной стереолитографии, с использованием данных КМ реализована возможность изготовления полимерных индивидуальных шаблонов (навигаторов), применяемых интраоперационно и позволяющих четко наметить зону резекции на поверхности почки, в пределах здоровых тканей, ориентируясь на внутренний край отверстия шаблона (рис. 3).

Рис. 3. Компьютерное моделирование математической модели индивидуального навигатора

Глыбочко П.В., Аляев Ю.Г., Терновой С.К. и др.

Навигаторы преимущественно применяются в тех случаях, когда большая часть опухолевого узла находится внутри паренхимы почки (или же практически полностью интраренально) и предназначены для того, чтобы «перенести» (спроецировать) опухоль на наружную поверхность органа. У девяти пациентов, которым выполнено КМ патологического процесса и планирование оперативного пособия, имела место сложная клиническая ситуация, обусловленная сомнениями в возможности технического исполнения предстоящей операции из-за большого размера новообразования и (или) распространенности опухолевого процесса (рис. 4). Большие размеры образования, как правило, нарушали обычные топографические взаимоотношения, «стирая» границы между соседними структурами. Данное обстоятельство не позволяло

Pf W if te!.(Щ тЛ V V>¿ ш vJJ!

г £ ) *, - 9к 'Г ft

ц щ

щт V tí 1 ■

Трехмерное моделирование опухолевого процесса в почке...

Рис. 4. Компьютерное моделирование при большой опухоли левой почки с прорастанием в надпочечник

всецело воспринять и представить окончательную картину будущей интраоперационной ситуации, даже опираясь на данные МСКТ. Благодаря КМ, которое позволило получить подробную информацию об изменениях в окружающих почку структурах, прежде всего магистральных сосудах, в результате распространения опухоли, все операции были выполнены без каких-либо осложнений.

Выполнив виртуально предстоящее пособие с помощью программы для 3D-моделирования, хирург облегчает свои интраоперационные действия и таким образом сводит к минимуму количество возможных осложнений.

КМ помогает прогнозировать предоперационные осложнения и предпринимать заблаговременно меры по их профилактике, планировать наиболее оптимальные пути выполнения оперативного пособия с целью сохранения большего количества паренхимы. Получаемая подробная информация об особенностях взаимоотношения опухолевого узла с сосудами и мочевыми путями значительно облегчает интраоперационную ориентировку хирурга. КМ становится важным и неотъемлемым этапом в предоперационной подготовке больных с опухолью почек и должна быть включена в стандарт обследования.

Поступила в редакцию 19.04.2012 г. Утверждена к печати 30.05.2012 г.

Для корреспонденции

Фиее Д.Н., e-mail: [email protected]