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
9
неинвазивного закрепления рентгенконтрастной метки при помощи
неодимовых магнитов, фиксируемых на наименее подвижном участке кожи
тела пациента. Применение неинвазивного варианта фиксации хотя
и сопряжено с минимальной погрешностью при последующем моделировании,
однако, позволяет значительно быстрее получить искомые данные, сократить
время периода подготовки пациента к хирургическому этапу лечения, а также
существенно минимизировать риски, связанные с проведением любых
инвазивных процедур.
СТАМ пациента строится мультидисциплинарной командой путем
сегментирования данных предоперационной КТ при помощи различных
информационных систем.
АЛГОРИТМ ОТБОРА ПАЦИЕНТОВ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ
СОПОСТАВЛЯЕМОЙ ТОПОГРАФО-АНАТОМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
Для точного наложения и сопоставления виртуальной модели
с интраоперационной картиной необходимы следующие условия: структуры,
входящие в СТАМ, должны находиться в статичном положении, быть
расположены в относительно замкнутом массиве тканей или окружены
оболочкой с плотными стенками, а изменение положения тела пациента
минимально влиять на взаиморасположение интересующих хирурга
анатомических структур. Так, например, инкапсулированные инородные тела
(осколки) обладают вышеперечисленными характеристиками, что делает
возможным применение технологии дополненной реальности на этапе
хирургического лечения пациентов с последствиями минно-взрывных ранений.
Также указанным выше требованиям соответствует опухоли брюшной полости
и малого таза, в том числе местнораспространенные.
Важным фактором в подборе пациентов является определение показаний
к применению AR-технологии (Рис. 3).
10
Рисунок 3 – Схема. Принципы отбора пациентов для хирургического лечения
с применением технологии дополненной реальности.
ФИКСАЦИЯ РЕНТГЕНКОНТРАСТНОЙ МЕТКИ
И ВЫПОЛНЕНИЕ КТ-АНГИОГРАФИИ
Применение инвазивной техники предполагает использование
разработанной на кафедре военно-морской хирургии системы инвазивной
фиксации, включающей титановый резьбовой штифт, который имплантируется
чрескожно в гребень подвздошной кости (Рис. 4).
Рисунок 4 – Фотография. Титановый резьбовой штифт, используемый при инвазивной
методике фиксации метки и набор инструментов для его имплантации.
11
Штифт обладает необходимой рентгенконтрастностью, неподвижно
фиксируется в костных структурах и используется для закрепления маркера [8],
который обеспечивает точную топографо-анатомическую привязку созданной
виртуальной модели к пациенту в ходе выполнения операции (Рис. 5).
Рисунок 5 – Фотография. Слева направо: вид титанового штифта с шестигранной площадкой
для крепления маркера, точка костного ориентира: верхняя передняя ость правой подвздошной
кости, вид имплантированного пациенту резьбового штифта.
Имплантация штифта может производится под местной
инфильтрационной анестезией в точке наибольшего костного выступа гребня
подвздошной кости (Рис. 6).
Рисунок 6 – Фотография. Этапы имплантации резьбового штифта пациенту.
После имплантации штифта выполняют КТ исследуемой зоны
с внутривенным контрастированием для визуализации интересующих
анатомических структур и инородных тел (осколков).
Неинвазивная методика предполагает использование разработанного
в ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра
12
Великого» набора инструментов (Рис.7) и заключается в клеевой фиксации
рентгенконтрастных магнитных меток – трех неодимовых магнитов к коже.
Место для фиксации меток выбирается индивидуально для каждого пациента;
оно должно быть максимально приближено к области предстоящего
хирургического вмешательства и позволять расположить маркер в области,
попадающей в обзор очков дополненной реальности. Соблюдение этих правил
позволяет добиться стабильности отображения виртуальной модели и ее
статичности относительно операционного поля.
Рисунок 7 – Фотография. Состав набора для неинвазивной фиксации. 1 - три неодимовых
магнита с клеевой пленкой для фиксации на коже; 2 - прозрачная клейкая повязка для
закрепления магнитов; 3 - специальная рентенконтрастная метка, фиксируемая магнитами
обратной полярности к закрепленным на коже магнитам; 4 - визуальный маркер, фиксируемый
магнитами обратной полярности к закрепленным на коже магнитам; 5 - специализированное
устройство для фиксации магнитов к коже в необходимом положении.
Методика неинвазивной фиксации осуществляется последовательным
выполнением следующих этапов (Рис. 8):
✓ обработка раствором антисептиков выбранного участка,
соответствующего всем требованиям для осуществления максимально точной
интраоперационной 3D-навигации;
✓ фиксация неодимовых магнитов к коже при помощи
специализированного устройства;
✓ установка рентгенконтрастного маркера на фиксированные вакуумной
пленкой магниты;
✓ выполнение предоперационного КТ с рентгенконтрастными маркерами;
✓ установка визуального маркера для интраоперационной навигации.
13
Рисунок 8 – Фотография. Этапы неинвазивной фиксации рентгенконтрастных магнитных меток.
14
ПРЕДОПЕРАЦИОННОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ХИРУРГИЧЕСКОГО
ВМЕШАТЕЛЬСТВА И ПОСТРОЕНИЕ СОПОСТАВЛЯЕМОЙ
ТОПОГРАФО-АНАТОМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
В разрезе рассматриваемой тематики, планирование оперативного
вмешательства и построение топографо-анатомической модели основывается
на комплексном междисциплинарном подходе, исходя из чего, СТАМ строится
посредством различных программных решений специалистом лучевой
диагностики на основе данных МСКТ (также может уточняться данными МРТ),
а в некоторых случаях и IT-специалистами, с дальнейшим дополнением ее
результатами обсуждения мультидисциплинарной командой (Рис. 9).
Рисунок 9 – Фотография. Процесс сегментации (слева) и топографо-анатомическая модель
малого таза (справа). Опухолевый узел (красный) с признаками распространения на стенку
мочевого пузыря (желтый), кости таза (синий), сосуды (фиолетовый).
Для анализа и научной визуализации, в том числе с использованием
графических редакторов, в качестве программного решения может быть
использован бесплатный программный продукт с открытым исходным кодом
«3D Slicer». Данная программа используется в различных областях медицины,
а ее возможности постоянно расширяются. «3D Slicer» обеспечивает, среди
прочих возможностей, регистрацию изображений, обработку DTI и объемный
рендеринг с поддержкой GPU. Программное решение имеет модульную
организацию, которая позволяет добавлять новые функциональные
возможности и предоставляет ряд общих функций, недоступных
в конкурирующих инструментах.
Возможности интерактивной визуализации «3D Slicer» включают в себя
технику отображения произвольно ориентированных фрагментов изображения,
15
построение моделей поверхностей на основе меток изображений и аппаратного
ускорения объемного рендеринга. Программа также поддерживает широкий
набор дополнительных функций (опорные данные и виджеты измерений,
настраиваемые цветовые карты).
Основные возможности «3D Slicer» включают в себя:
✓ Обработка изображений DICOM и чтение / запись множества других
форматов;
✓ Интерактивная визуализация объемных векторных изображений,
многоугольных сеток и объемных визуализаций;
✓ Ручное редактирование;
✓ Объединение и совместная регистрация данных с использованием
жестких и нежестких алгоритмов;
✓ Автоматическая сегментация изображений (модуль «TotalSegmentator»);
✓ Анализ и визуализация данных тензорных изображений диффузии;
Отслеживание устройств для выполнения процедур с помощью изображения;
✓ Программа «3D Slicer» скомпилирована для использования на
нескольких вычислительных платформах, включая Windows, Linux и macOS.
В зависимости от имеющейся у пациента нозологической формы, а также
с учетом сложности топографо-анатомических соотношений сегментируемых
областей зон исследования, состав МДК для полноценной работы может быть
дополнен врачами смежных специальностей: онкологи, нейрохирурги,
травматологи, урологи, гинекологи, сосудистые хирурги и т.д. Каждый из
специалистов уточняет необходимые данные, которые могут понадобиться при
планировании хирургического вмешательства, например, геометрические
особенности расположения инородного тела или опухоли относительно
сосудисто-нервных трактов, расстояние от них до поверхности кожного
покрова и т.п. Это в свою очередь позволит определить оптимальные
параметры осуществления хирургического доступа, способного обеспечить
минимальную травматизацию тканей и максимальный КПД хирургической
команды при извлечении инородного тела или удалении новообразования
с предварительной оценкой всех рисков (Рис. 10-17). Вся информация,
получаемая в процессе обсуждения, используется для уточнения итоговой
СТАМ в ходе ее построения. Далее модель обрабатывается IT-специалистами
и подготавливается к компиляции в очки виртуальной реальности.
Таким образом, ключевыми задачами предоперационного виртуального
планирования являются:
✓ детальная оценка особенностей объекта хирургического
вмешательства;
16
✓ определение точек его фиксации к прилегающим внутренним органам
и близлежащим анатомическим образованиям;
✓ уточнение уровня лигирования магистральных сосудов;
✓ определение характера и объема органных резекций, а также уточнение
последовательности выполнения отдельных этапов хирургического
вмешательства и конкретных хирургических маневров с целью обеспечения
максимального уровня безопасности оперативного вмешательства при
повышении уровня его эффективности (в т.ч. онкологической).
Рисунок 10 – Схема. Этапы построения сопоставимой топографо-анатомической модели.
Рисунок 11 – Фотография. СТАМ, характеризующая взаимное расположение костных структур,
крупных сосудов, а также инкапсулированных инородных тел.
17
Рисунок 12 – Фотография. СТАМ, отображающая костные структуры конечности, мышцы,
сосуды, нервы и инкапсулированные инородные тела обеих бедер. Желтым цветом показаны
предполагаемые плоскости оперативных доступов. обратной полярности к закрепленным на
коже магнитам; 4 - визуальный маркер, фиксируемый магнитами обратной полярности к
закрепленным на коже магнитам; 5 - специализированное устройство для фиксации магнитов к
коже в необходимом положении.
Рисунок 13 – Фотография. Первый этап сегментации: создание 3D-модели скелета зоны
планируемого хирургического вмешательства.
18
Рисунок 14 – Фотография. Второй этап сегментации: сопоставление данных МСКТ венозной и
артериальной фаз исследуемой области с последующим топографо-анатомическим
проецированием на виртуальную 3D-модель.
Рисунок 15 – Фотография. Третий этап сегментации: дополнение виртуальной 3D-модели
данными о топографо-анатомических особенностях расположения внутренних органов
пациента, не вовлеченных в патологический процесс (например, в случаях планирования
хирургических вмешательств у пациентов онкологического профиля).
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана