Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / 2024_Цифра_в_хирургии_учебное_пособие
.pdf
ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С.М. КИРОВА
Кафедра военно-морской хирургии
Суров Д.А., Коржук М.С., Дымников Д.А., Лукьянюк П.П., Гребеньков В.Г.,
Агаханова М.Д., Гаврилова А.Л., Галака А.А., Сизоненко Н.А.,
Балюра О.В., Еселевич Р.В., Румянцев В.Н., Рудаков Д.А.,
Святненко А.В., Вердиев Э.Г., Есаян И.Л.
Применение технологий цифровой реальности
в хирургической практике
Учебное пособие для ординаторов, слушателей программ дополнительного
профессионального образования по специальности «Хирургия»
Санкт-Петербург
2024
ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С.М. КИРОВА
Кафедра военно-морской хирургии
Суров Д.А., Коржук М.С., Дымников Д.А., Лукьянюк П.П., Гребеньков В.Г.,
Агаханова М.Д., Гаврилова А.Л., Галака А.А., Сизоненко Н.А.,
Балюра О.В., Еселевич Р.В., Румянцев В.Н., Рудаков Д.А.,
Святненко А.В., Вердиев Э.Г., Есаян И.Л.
Применение технологий цифровой реальности
в хирургической практике
Учебное пособие для ординаторов, слушателей программ дополнительного
профессионального образования по специальности «Хирургия»
Санкт-Петербург
2024
2
УДК - 617-089.844
Применение технологий цифровой реальности в хирургической практике.
Учебное пособие для ординаторов, слушателей программ дополнительного
профессионального образования по специальности «Хирургия» / Военно-
медицинская академия имени С.М. Кирова. СПб, 2024, 33 с.
Авторы: д.м.н. Суров Д.А., д.м.н. Коржук М.С., к.м.н. Дымников Д.А.,
к.м.н. Лукьянюк П.П., Гребеньков В.Г., Агаханова М.Д., Гаврилова А.Л.,
к.м.н. Галака А.А., к.м.н. Сизоненко Н.А., к.м.н. Балюра О.В.,
к.м.н. Еселевич Р.В., Румянцев В.Н., Рудаков Д.А., Святненко А.В.,
Вердиев Э.Г., Есаян И.Л.
Рецензенты: заведующий 2 кафедрой хирургии усовершенствования врачей
ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ,
заместитель главного врача ГБУ «Санкт-Петербургский научно-
исследовательский институт скорой помощи имени И.И. Джанелидзе»
по хирургии доктор медицинских наук, профессор А.Е. Демко;
профессор Высшей школы теоретической механики и математической физики
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра
Великого», доктор физико-математических наук, профессор В.М. Иванов.
В учебном пособии изложены основные вопросы применения технологий
цифровой реальности, а также их технические аспекты применительно
к хирургическому лечению пациентов с различными нозологиями; представлен
методологический подход к их применению в пери- и интраоперационном
периоде ведения пациентов, течение патологического процесса у которых,
требует тщательного предоперационного планирования и точной
интраоперационной навигации.
Учебное пособие предназначено для ординаторов, слушателей программ
дополнительного профессионального образования по специальности
«Хирургия», а также врачей хирургического профиля.
© Федеральное государственное бюджетное военное образовательное
учреждение высшего образования «Военно-медицинская академия имени С.М.
Кирова» Министерства обороны Российской Федерации, 2024
3
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ ........................................................................................................... 3
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ .............................. 4
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 5
ПЕРИОПЕРАЦИОННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДОПОЛНЕННОЙ
РЕАЛЬНОСТИ В ХИРУРГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ ............................................... 8
АЛГОРИТМ ОТБОРА ПАЦИЕНТОВ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ
СОПОСТАВЛЯЕМОЙ ТОПОГРАФО-АНАТОМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ .............. 9
ФИКСАЦИЯ РЕНТГЕНКОНТРАСТНОЙ МЕТКИ И ВЫПОЛНЕНИЕ
КТ-АНГИОГРАФИИ ................................................................................................ 10
ПРЕДОПЕРАЦИОННОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ХИРУРГИЧЕСКОГО
ВМЕШАТЕЛЬСТВА И ПОСТРОЕНИЕ СОПОСТАВЛЯЕМОЙ ТОПОГРАФО-
АНАТОМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ .............................................................................. 14
ИНТРАОПЕРАЦИОННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДОПОЛНЕННОЙ
РЕАЛЬНОСТИ ........................................................................................................... 21
Клинический пример №1. .................................................................................... 21
Клинический пример №2. .................................................................................... 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 26
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................................................... 28
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ ..................................................................................... 32
4
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
АПК ДР
−
аппаратно-программный комплекс дополненной реальности
ИИТ
−
инкапсулированные инородные тела
ИМТ
−
индекс массы тела
КТ
−
компьютерная томография
МРТ
−
магнитно-резонансная томография
МВР
−
минно-взрывное ранение
МДК
−
мультидисциплинарная команда
МСКТ
−
мультиспиральная компьютерная томография
СТАМ
−
сопоставляемая топографо-анатомическая модель
СКТ
−
спиральная компьютерная томография
РЭА
−
раковый эмбриональный антиген
AR
−
augmented reality, дополненная реальность
ECOG
−
Eastern Cooperative Oncology Group scale (шкала Восточной
Объединенной Онкологической Группы для оценки общего
состояния онкологического пациента)
DTI
−
diffusion tensor imaging, диффузионно-тензорная визуализация
GPU
−
graphics processing unit, графический процессор
MR
−
mixed reality, смешанная реальность
VR
−
virtual reality, виртуальная реальность
5
ВВЕДЕНИЕ
Постоянное развитие современных медицинских технологий, в том числе
цифровых, усложнение методов обследования пациентов и естественный
переход к персонифицированному подходу в лечении хирургических
заболеваний, требуют от современного хирурга обширных знаний и навыков не
только в пределах своих профессиональных компетенций, но также
и в смежных клинических областях, а зачастую – и инженерной подготовки.
Глубокая интеграция цифровых технологий в клиническую практику,
сегодня успешно позволяет врачам бороться за жизнь и здоровье пациентов,
ранее считавшихся «бесперспективными», а также выполнять более сложные
хирургические вмешательства и гораздо глубже подходить к изучению каждого
клинического случая. Зачастую новые технологии внедряются в медицинскую
практику постепенно, образуя новые врачебные инструменты, требующие
в свою очередь от практикующих специалистов освоения новых областей
научных знаний.
Технологии виртуальной реальности (virtual reality – VR), дополненной
реальности (augmented reality –AR), смешанной реальности (mixed reality –
MR), а также их различные комбинации, (Рис.1) являются наиболее
перспективными и быстроразвивающимися направлениями, которые
применяются в различных отраслях клинической медицины [5, 6, 11, 12].
В настоящее время происходит активный переход от использования продуктов
этих технологий как средств обучения и предоперационной диагностики, к
применению в целях построения моделей, визуализирующих топографические
взаимоотношения внутренних органов, мышц, нервов, сосудистых структур для
интраоперационной навигации [7, 8, 9, 10, 13, 14]. При этом, актуальность
использования AR-технологии в хирургии заключается в возможности
дополнить интраоперационную картину персонифицированными визуальными
данными пациента, полученными в период предоперационного обследования
в реальном времени. За последние годы AR-технология претерпела
значительные изменения – от визуализации оптического изображения через
традиционные мониторы, до рутинного широкого применения носимых
устройств в виде очков виртуальной реальности [6, 20, 21]. В связи с этим,
у хирурга появилась возможность видеть одновременно операционное поле
и оптическое изображение, совмещённое с анатомическими структурами,
расположенными в зоне оперативного вмешательства.
В настоящее время в доступной, но преимущественно зарубежной,
литературе широко представлены публикации, посвящённые применению
технологии цифрового предоперационного моделирования в кардиохирургии,
6
урологии, нейрохирургии и челюстно-лицевой хирургии [10, 12, 16, 17], однако,
сообщения о применении подобных технологий при планировании
оперативных вмешательств в торакальной, абдоминальной хирургии или
онкологии единичны [19, 22, 23, 24, 25].
Рисунок 1 – Схема. Основные различия между
виртуальной, дополненной и смешанной реальностью.
В сердечно-сосудистой хирургии и интервенционной кардиологии
дополненная реальность используется для улучшения визуализации
структурных аномалий, в частности при врожденных заболеваниях. В двух
исследованиях у пациентов с врожденным пороком сообщалось о значительном
сокращении времени, необходимого для планирования и непосредственного
выполнения операции именно за счет использования технологии AR
в дополнение традиционным методам [5, 6]. Бытует мнение, что следующим
шагом в развитии AR-технологии в рамках предоперационного планирования
кардиохирургических операций станет точная визуализация коронарных
артерий и внутрисердечных структур с последующим включением
в голограмму симуляции динамики кровотока.
В рамках ортопедической хирургии L. Lu с соавторами [7] приводят серию
наблюдений, в которых применение AR-технологии в первую очередь
совершенствовало процесс взаимодействия врача и пациента, способствовало
пониманию пациентами сложности предстоящего оперативного вмешательства
и увеличению комплаенса в целом.
7
В отоларингологии и челюстно-лицевой хирургии, исследования эффектов
от использования современных технологий визуализации и цифровой
реальности, продемонстрировали повышение уровня понимания
топографической анатомии и расширение возможностей планирования
хирургического вмешательства в случаях, когда вместо обычной рентгеновской
визуализации использовалась технология AR [8, 9]. Так, S. Mitani [8] установил,
что применение AR-технологии облегчает выбор доступа при хирургическом
лечении новообразований, интимно прилежащих к околоушной артерии, где
точное понимание анатомии верхней челюсти имеет решающее значение.
В онкологии в настоящее время технология AR успешно применяется на
этапе планирования минимально инвазивной микроволновой абляции при
местнораспространенных опухолях желудочно-кишечного тракта или
вмешательствах, направленных на резекцию печени, что в значительной
степени способствует конкретизации анатомических особенностей каждого
пациента, позволяет лучше понять локализацию новообразования,
оптимизировать хирургические подходы и повысить безопасность
хирургического вмешательства [10, 11].
В урологии предоперационное планирование лапароскопической резекции
местнораспространенных опухолей почки с сохранением части органа под
контролем AR-технологии способствует сокращению времени операции
и более низкому коэффициенту конверсии в тотальную нефрэктомию
по сравнению с традиционным планированием и использованием МСКТ [12,
13]. Сокращение времени операции, по-видимому, является результатом
проведения более полного анализа топографо-анатомического
взаимоотношения опухоли и непораженных тканей, что позволяет осуществить
лапароскопическую резекцию почки вместо нефрэктомии (82% против 46%;
P<0,01) большему числу пациентов. Как следствие, применение технологии AR
способствует минимизации хирургических рисков и позволяет хирургу, при
необходимости, модифицировать тактику [13].
Вместе с тем, анализ немногочисленных опубликованных исследований
показывает, что сохраняются очевидные противоречия в определении роли
и места дополненной реальности в различных отраслях хирургии, а также
остаётся нерешённой проблема адекватного сопоставления виртуальной модели
и интраоперационной картины [14, 16, 17, 18].
Таким образом, перспективные возможности, которые открываются
в связи с применением в хирургической практике дополненной реальности,
обуславливают очевидную целесообразность её дальнейшего
совершенствования, а также изучения возможности её применения в наиболее
сложных отраслях висцеральной хирургии, военно-полевой и военно-морской
8
хирургии, в том числе у пострадавших с тяжелой сочетанной, а также боевой
хирургической травмой.
ПЕРИОПЕРАЦИОННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ХИРУРГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ
В период с ноября 2021 по сентябрь 2023 года в клинике кафедры военно-
морской хирургии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова и на ее
клинической базе – ГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский
институт скорой помощи им. И.И. Джанелидзе», выполнено 37 операций, при
подготовке и непосредственно во время выполнения которых, применялась
технология предоперационного компьютерного моделирования
и интраоперационной навигации с помощью технологии дополненной
реальности.
С целью стандартизации подхода и унифицирования техники применения
AR-технологии в хирургической практике, коллективом кафедры военно-
морской хирургии разработан этапный алгоритм ее применения
в периоперационном периоде, который был апробирован у этих пациентов
(Рис.2).
Рисунок 2 – Схема. Алгоритм применяя технологии AR в предоперационном периоде.
Данный алгоритм, включающий пять последовательных этапов, может
применяется при всех нозологических формах, лечение которых требует
хирургического вмешательства и интраоперационной навигации с помощью
технологий цифровой реальности.
Медико-техническую часть технологии составляет аппаратно-
программный комплекс дополненной реальности (АПК ДР), включающий
персональный компьютер и очки дополненной реальности, а также
разработанную на кафедре военно-морской хирургии инвазивную систему
фиксации, используемую в качестве рентгенконтрастной метки, и места
крепления маркера для интеграции виртуального изображения во время
операции. Кроме того, коллективом кафедры также разработан метод
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана