Научная статья на тему 'Анализ клинического случая и компьютерное моделирование криоабляции мультифокального почечно-клеточного рака'

Анализ клинического случая и компьютерное моделирование криоабляции мультифокального почечно-клеточного рака Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

CC BY
222
52
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РАК ПОЧКИ / АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МЕТОДЫ ЛЕЧЕНИЯ / КРИОАБЛЯЦИЯ / РАЦИОНАЛЬНОЕ ДОЗИРОВАНИЕ / МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ / УПРАВЛЯЕМОЕ КРИОВОЗДЕЙСТВИЕ / ЭКСПЕРИМЕНТ / ANSYS / SEEDNET

Аннотация научной статьи по клинической медицине, автор научной работы — Васильев Александр Олегович, Пушкарев А. В., Говоров А. В., Раснер П. И., Сухих С. О.

Актуальность. По степени злокачественности мультифокальный рак почки значительно превосходит унифокальное поражение, что в свою очередь предопределяет радикальный подход к лечению. Вместе с тем ряд проведенных клинических исследований показал, что в группе тщательно отобранных пациентов возможно выполнение альтернативных малоинвазивных методов лечения. Тактика хирургического лечения пациентов с мультифокальным почечноклеточным раком по-прежнему остается предметом дискуссии, что предусматривает проведение анализа каждого конкретного случая. Цель работы. Развитие методики проведения криохирургических операций путем анализа и компьютерного моделирования конкретных клинических случаев. Материал и методы. Описаны опыт экспериментального обоснования выбора режимов дозирования криовоздействия, клинический случай криоабляции мультифокального почечноклеточного рака и последующий анализ режимов проведенного дозирования с применением программного комплекса конечно-элементного анализа Ansys. На примере конкретного клинического случая проведено проспективное исследование возможности использования компьютерного моделирования для планирования хода операции. Результаты. Полученные результаты компьютерного моделирования совместимы с результатами реальной операции при сравнении областей крионекроза и гипотермии. Заключение. В настоящее время криоабляция является альтернативным методом лечения пациентов с раком почки и имеет сравнительно небольшое количество противопоказаний: ожидаемая продолжительность жизни менее 1 года, наличие метастазов, расположение опухоли в области ворот почки, а также центральной собирательной системы или проксимального отдела мочеточника. В большей степени криоабляция почки показана пациентам группы высокого хирургического риска, имеющим небольшую по размеру опухоль (не более 4 см), тяжелые сопутствующие заболевания, или пациентам, отказывающимся от резекции почки. Совершенствование способов выбора режимов криовоздействия и создание средств предоперационного прогнозирования температурных полей для поиска оптимальных положений криоинструментов позволит в значительной степени повысить точность низкотемпературного воздействия.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по клинической медицине , автор научной работы — Васильев Александр Олегович, Пушкарев А. В., Говоров А. В., Раснер П. И., Сухих С. О.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Analysis of the clinical case and computer simulation of cryoablation of multifocal renal cell carcinoma

Background. Multifocal renal cancer considerably surpasses a unifocal lesion in malignancy degree that, in turn, predetermines radical approach to treatment. At the same time, a series of the conducted clinical trials showed that in group of carefully selected patients performance of alternative low-invasive methods of treatment is possible. Tactics of surgical treatment of patients with multifocal renal cell carcinoma still remains a discussion subject that provides analysis for each case. Aim. Development of a technique of carrying out cryosurgical operations by the analysis and computer modeling of a certain clinical case. Material and methods. Experimental justification of the regimen choice of cryoinfluence dosage, a clinical case of a cryoablation of multifocal renal cell carcinoma and the subsequent analysis of regimens of the carried-out dosage with use of a program complex of a final ultimate analysis (Ansys) are described. Based on a certain clinical case the prospective research of a possibility to use computer modeling for planning of the course of operation is conducted... Background. Multifocal renal cancer considerably surpasses a unifocal lesion in malignancy degree that, in turn, predetermines radical approach to treatment. At the same time, a series of the conducted clinical trials showed that in group of carefully selected patients performance of alternative low-invasive methods of treatment is possible. Tactics of surgical treatment of patients with multifocal renal cell carcinoma still remains a discussion subject that provides analysis for each case. Aim. Development of a technique of carrying out cryosurgical operations by the analysis and computer modeling of a certain clinical case. Material and methods. Experimental justification of the regimen choice of cryoinfluence dosage, a clinical case of a cryoablation of multifocal renal cell carcinoma and the subsequent analysis of regimens of the carried-out dosage with use of a program complex of a final ultimate analysis (Ansys) are described. Based on a certain clinical case the prospective research of a possibility to use computer modeling for planning of the course of operation is conducted. Results. The received results of computer modeling are compatible to results of real operation when comparing areas of a cryonecrosis and hypothermia. Conclusions. Now cryoablation is an alternative treatment method for patients with renal cell carcinoma and has rather small amount of contraindications: anticipated life expectancy less than 1 year, metastases, a tumor locating in the field of hilar and also central collective system or proximal ureter. Cryoablation of a kidney is shown to be mostly indicated for patients of high surgical risk with small tumour (no more than 4 cm), with serious concominant diseases or patients refusing a nephrectomy. Improvement of ways to choose cryointervention regimen and creation of agents for preoperative forecasting of temperature fields for search of optimum provisions of cryoneedles will allow to increase accuracy of low-temperature influence substantially. function show_eabstract() { $('#eabstract1').hide(); $('#eabstract2').show(); $('#eabstract_expand').hide(); } ▼Показать полностью

Текст научной работы на тему «Анализ клинического случая и компьютерное моделирование криоабляции мультифокального почечно-клеточного рака»

МАЛОИНВАЗИВНЫЕ, ЭНДОВАСКУЛЯРНЫЕ И ЭНДОСКОПИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ■

АНАЛИЗ КЛИНИЧЕСКОГО СЛУЧАЯ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КРИОАБЛЯЦИИ МУЛЬТИФОКАЛЬНОГО ПОЧЕЧНО-КЛЕТОЧНОГО РАКА

ДЛЯ КОРРЕСПОНДЕНЦИИ

Васильев Александр Олегович -кандидат медицинских наук, ассистент кафедры урологии ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0001-5468-0011

Васильев А.О.1, Пушкарев А.В.2, Говоров А.В.1, Раснер П.И.1, Сухих С.О.1, Ширяев А.А.1, Федина М.С.1, Ким Ю.А.1, Цыганов Д.И.2, Шакуров А.В.2, Бурков И.А.2, Жердев А.А.2, Пушкарь Д.Ю.1

1 ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

2 ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Национальный исследовательский университет)»

Актуальность. По степени злокачественности мультифокальный рак почки значительно превосходит унифокальное поражение, что в свою очередь предопределяет радикальный подход к лечению. Вместе с тем ряд проведенных клинических исследований показал, что в группе тщательно отобранных пациентов возможно выполнение альтернативных малоинвазивных методов лечения. Тактика хирургического лечения пациентов с мультифокальным почечно-клеточным раком по-прежнему остается предметом дискуссии, что предусматривает проведение анализа каждого конкретного случая.

Цель работы. Развитие методики проведения криохирургических операций путем анализа и компьютерного моделирования конкретных клинических случаев.

Материал и методы. Описаны опыт экспериментального обоснования выбора режимов дозирования криовоздействия, клинический случай криоабляции мультифокального почечно-клеточного рака и последующий анализ режимов проведенного дозирования с применением программного комплекса конечно-элементного анализа Дпэуэ. На примере конкретного клинического случая проведено проспективное исследование возможности использования компьютерного моделирования для планирования хода операции.

Результаты. Полученные результаты компьютерного моделирования совместимы с результатами реальной операции при сравнении областей крионекроза и гипотермии. Заключение. В настоящее время криоабляция является альтернативным методом лечения пациентов с раком почки и имеет сравнительно небольшое количество противопоказаний: ожидаемая продолжительность жизни менее 1 года, наличие метастазов, расположение опухоли в области ворот почки, а также центральной собирательной системы или проксимального отдела мочеточника. В большей степени криоабляция почки показана пациентам группы высокого хирургического риска, имеющим небольшую по размеру опухоль (не более 4 см), тяжелые сопутствующие заболевания, или пациентам, отказывающимся от резекции почки. Совершенствование способов выбора режимов криовоздействия и создание средств предоперационного прогнозирования температурных полей для поиска оптимальных положений криоинструментов позволит в значительной степени повысить точность низкотемпературного воздействия.

Клин. и эксперимент. хир. Журн. им. акад. Б.В. Петровского. 2018. Т. 6, № 4. С. 35-42.

doi: 10.24411/2308-1198-2018-14005.

Статья поступила в редакцию: 18.05.2018. Принята в печать: 24.10.2018.

Ключевые слова:

рак почки,

альтернативные методы лечения, криоабляция, рациональное дозирование, метод конечных элементов, управляемое криовоздействие, эксперимент, ДпБуБ, БееС^

Analysis of the clinical case and computer simulation of cryoablation of multifocal renal cell carcinoma

CORRESPONDENCE

Vasilyev Aleksandr O. -MD, Assistant of Department of Urology, A.I. Yevdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0001-5468-0011

Keywords:

renal cell carcinoma, alternative methods of treatment, cryoablation, rational dosage, finite element method, controlled cryoinfluence, experiment, Ansys, SeedNet

Vasilyev A.O.1, Pushkarev A.V.2, Govorov A.V.1, Rasner P.I.1, Sukhikh S.O.1, Shiryaev A.A.1, Fedina M.S.1, Kim Yu.A.1, Tsiganov D.I.2, Shakurov A.V.2, Burkov I.A.2, Zherdev A.A.2, Pushkar D.Yu.1

1 A.I. Yevdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

2 Bauman Moscow State Technical University (National Research University of Technology)

Background. Multifocal renal cancer considerably surpasses a unifocal lesion in malignancy degree that, in turn, predetermines radical approach to treatment. At the same time, a series of the conducted clinical trials showed that in group of carefully selected patients performance of alternative low-invasive methods of treatment is possible. Tactics of surgical treatment of patients with multifocal renal cell carcinoma still remains a discussion subject that provides analysis for each case.

Aim. Development of a technique of carrying out cryosurgical operations by the analysis and computer modeling of a certain clinical case.

Material and methods. Experimental justification of the regimen choice of cryoinfluence dosage, a clinical case of a cryoablation of multifocal renal cell carcinoma and the subsequent analysis of regimens of the carried-out dosage with use of a program complex of a final ultimate analysis (Ansys) are described. Based on a certain clinical case the prospective research of a possibility to use computer modeling for planning of the course of operation is conducted.

Results. The received results of computer modeling are compatible to results of real operation when comparing areas of a cryonecrosis and hypothermia.

Conclusions. Now cryoablation is an alternative treatment method for patients with renal cell carcinoma and has rather small amount of contraindications: anticipated life expectancy less than 1 year, metastases, a tumor locating in the field of hilar and also central collective system or proximal ureter. Cryoablation of a kidney is shown to be mostly indicated for patients of high surgical risk with small tumour (no more than 4 cm), with serious concominant diseases or patients refusing a nephrectomy. Improvement of ways to choose cryointervention regimen and creation of agents for preoperative forecasting of temperature fields for search of optimum provisions of cryoneedles will allow to increase accuracy of low-temperature influence substantially.

Clin Experiment Surg. Petrovsky J. 2018; 6 (4): 35-42.

doi: 10.24411/2308-1198-2018-14005. Received: 18.05.2018. Accepted: 24.10.2018.

Внедрение в клиническую практику современных методов диагностики, таких как ультрасо-нография, мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ), способствовало увеличению частоты выявления почечно-клеточного рака (ПКР) на ранних стадиях Т1—2 [1]. Это позволило активнее предлагать пациентам радикальные методы лечения ПКР, такие как радикальная нефрэктомия (РНЭ) и резекция почки. Увеличение числа выявляемых бессимптомных опухолей почки малого размера сместило вектор радикального лечения в сторону органосохраняющего лечения, в том числе при помощи минимально инвазивных методов. В настоящее время к последним относят криоабля-цию, радиочастотную, микроволновую и лазерную

абляцию, а также абляцию высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком (Н^и-терапию). Ряд проведенных исследований подчеркивает, что выполнение органосохраняющих и минимально ин-вазивных методов лечения может быть сопряжено с риском рецидива ПКР из-за возможного мультифо-кального роста опухоли, который, по мнению ряда авторов, также может быть билатеральным [2-3].

Риск скрытой мультифокальности предусматривает тщательное предоперационное планирование, основанное на выявленных очагах рака. Принимая во внимание тот факт, что мультифокальный ПКР может возникать как спорадически, так и быть связан с наследственными заболеваниями, крайне важно обратить внимание на анамнестический статус пациента [4-5].

В ретроспективном исследовании, проведенном G. Bratslavsky и W.M. Linehan, было показано, что у пациентов с исходным мультифокальным ПКР частота билатерального поражения наблюдалась в 90% случаев [6]. Истинная частота мультифокаль-ного ПКР, по мнению A. Minervini и соавт., широко варьирует и может составлять от 3 до 25% [7]. Причина такой разницы, по мнению этих авторов, состоит в методе оценки мультифокальности: на дооперационном этапе при МСКТ, интраопераци-онно или при патогистологическом исследовании удаленной почки.

Тактика хирургического лечения пациентов с мультифокальным ПКР по-прежнему остается предметом дискуссии [8]. В то время как большинство хирургов склоняются к нефрэктомии в качестве основного метода лечения пациентов с мультифокальным ПКР, риск образования ме-тахронных опухолей в контралатеральной почке, по мнению R. Mano и соавт. [3], предусматривает выполнение органосохраняющего лечения. Риск возможного возникновения послеоперационной почечной недостаточности накладывает ряд ограничений на одномоментную резекцию 2 и более опухолей почки, склоняя решение о тактике хирургического лечения в сторону поэтапного подхода [9, 10].

К основным преимуществам криоабляции можно отнести возможность визуализации опухоли и формирования «ледяного шара» в режиме реального времени, меньшее количество осложнений по сравнению с остальными методиками лечения ПКР, а также возможность ее проведения у соматически отягощенных больных. По сравнению с другими аблативными технологиями крио-абляция обладает низким процентом повторных операций и хорошими промежуточными онкологическими результатами.

Методики использования криоабляции формируются исходя из технических возможностей имеющихся в наличии криоаппаратов [11]. До 1960-х гг. устройства для криохирургии, основанные на применении сжатого кислорода и углекислого газа, могли заморозить ткань лишь на глубину нескольких миллиметров. Благодаря температуре ниже 196 °С широкое применение приобрел жидкий азот, а разработанный криохирургический зонд с вакуумной термоизоляцией предопределил повсеместное использовании криотерапии в медицине.

Внедрение в клиническую практику современных методов визуализации позволило сократить число осложнений и повысить эффективность проводимой методики. В определенной степени этому способствовала разработка новейших кри-оаппаратов III поколения. Вместе с тем остается ряд нерешенных задач. Так, например, необходимо

упрощение выбора хирургической тактики и повышение степени индивидуализации операций. Наряду с прогнозированием обеспечения формирования заданной зоны крионекроза необходим расчет параметров самой процедуры для поиска режимов работы криоаппарата, удовлетворяющих условиям дозирования [12]. Необходимо создание компьютерных программ предоперационного планирования и прогнозирования температурных полей для поиска оптимального положения крио-инструментов (игл, зондов, аппликаторов), а также повышения точности дозированного криовоздей-ствия на биологические ткани, подчас сложной конфигурации. Развитие методик должно основываться на анализе и моделировании конкретных клинических случаев.

Материал и методы

Экспериментальное обоснование выбора режимов дозирования криовоздействия и описание клинического случая

В клинику урологии ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России обратился пациент К., 58 лет. Из анамнеза известно, что при профилактическом осмотре по данным УЗИ были выявлены 2 опухоли левой почки. Лабораторные исследования (клинический анализ крови, мочи, биохимический анализ крови) не выявили значимых изменений. Дооперационный уровень креатинина составил 89 мкмоль/л, мочевины -7,7 ммоль/л, скорость клубочковой фильтрации (СКФ) - 83 мл/мин. Проведенное МКСТ почек показало наличие округлого солидного гиперваску-лярного образования с четкими контурами размерами 23x22x25 мм без признаков распространения на чашечно-лоханочную систему и внутрипочечные сосуды, а также субкапсулярно расположенного образования размером 17x13 мм. При динамиче-

Рис. 1. Мультиспиральная компьютерная томография пациента К. Стрелками указана опухоль

Рис. 2. Форма и размер «ледяного шара» с использованием криозондов IceSeed и 1сеКс^, полученные в эксперименте (I - 600 с, II - 1500 с) для традиционной схемы 600-300-600 секунд (замораживание -естественное оттаивание -замораживание) на желатиновом фантоме

Рис. 3. Температурное распределение вдоль рабочей длины поверхности криозонда ке^ (600 с) под тепловой нагрузкой на желатиновом фантоме

ском контрастировании вышеуказанные образования накапливали контрастный препарат до 150 и 145 ед. (HU) в артериальную фазу соответственно (рис. 1).

С больным и его родственниками была проведена беседа об имеющемся заболевании, степени его тяжести, а также о существующих методах лечения (включая резекцию почки, радиочастотную абляцию и криоабляцию). Подробно было акцентировано внимание на возможном развитии осложнений каждого обсуждаемого метода оперативного лечения. После совместного обсуждения принято решение выполнить одномоментную криоабляцию опухолей левой почки. В качестве кри-оаппарата использовано оборудование III поколения SeedNet Gold® (производитель - компания Galil Medical).

Результаты проведенных ранее экспериментальных исследований позволили определить рабочие характеристики криозондов различных модификаций (IceSeed и IceRod, размер 17 G -1,47 мм), применяемых в составе криоаппарата [13-14]. В ходе исследования были определены рабочие длины поверхностей криозондов, формы и размеры «ледяных шаров» (рис. 2), а также зарегистрированы достигнутые величины критической температуры вдоль всей рабочей длины криозонда, которые составили ниже -70 °С [14] (рис. 3).

На основе проведенной экспериментальной работы и опыта хирургической бригады обоснованно выбраны типы криозондов, режим их работы и положение термосенсора для контроля над достигнутой температурой в ткани опухоли. В качестве криоагента использовали аргон, для о

о -10 ° ° -20

£ -30

Í5 -40 £ -50 ё -60 -70 -80

1 01 52 0 2 53 03 54

/

У

Расстояние от кончика зонда, мм

размораживания - гелий. Интраоперационно использованы 4 криоиглы IceRod (для опухоли размером 2,5 см), 3 криоиглы IceSeed (для опухоли размером 1,7 см) и 2 термодатчика по одному на каждую опухоль. Давление газов в системе составляло 240 бар для аргона и 150 бар для гелия. Холодопроизводительность криоаппарата была максимальной во время всей криоабляции (режим 100%).

Каждый из 2 циклов криоабляции проводили по схеме: быстрое замораживание - медленное оттаивание. Пассивное оттаивание продолжалось до тех пор, пока температурная кривая не выходила на плато, после чего при помощи гелия проводили активное оттаивание до +10 °С на датчике. Каждый из 2 циклов замораживания в среднем составил 7 мин. Интервалы между циклами замораживания составили 8 мин.

Операция выполнена под эндотрахеальным наркозом из лапароскопического трансперитоне-ального доступа. Во время операции положение больного на операционном столе было на правом боку с подложенным под него валиком и опущенными головным и ножным концами стола. Определение глубины расположения опухоли, ее размера, расстановку криозондов и термодатчиков, а также контроль за формированием «ледяного шара» осуществляли при помощи лапароскопического УЗ-датчика (рис. 4).

После извлечения криозондов и термосенсоров зона их введения была укрыта гемостатической губкой «Тахокомб», установлен страховой дренаж. Время операции составило 103 мин.

После операции пациент был переведен в палату интенсивной терапии на 6 ч, после чего -в отделение. На следующий день после операции страховая дренажная трубка и уретральный катетер удалены. Клинически значимого увеличения уровней креатинина и мочевины не выявлено (креатинин - 94 мкмоль/л, мочевина - 8,2 ммоль/л, СКФ - 87 мл/мин). На 2-е сутки пациент в удовлетворительном состоянии выписан из отделения. Периоперационный период составил 3 дня.

Рис. 4.

Интраоперационная картина:

A. Ультразвуковая (УЗ) картина опухоли почки; Б. Процесс

замораживания опухоли под контролем УЗ-лапароскопического датчика (указан стрелкой);

B. УЗ-картина формирования «ледяного шара»

В

Спустя 3 мес пациенту выполнена МСКТ органов забрюшинного пространства, по данным которой накопления контрастного препарата в зоне крио-абляции 2 опухолей не выявлено.

Постановка вычислительного эксперимента

Постановка вычислительного эксперимента соответствует описанному клиническому случаю. В ходе проведения криоабляции были получены подробные данные для воспроизведения крио-воздействия для одной из опухолей (размерами 23x22x25 мм), подвергшейся криоабляции. Для проведения анализа режимов дозирования низкотемпературного воздействия было проведено моделирование криоабляции данной опухоли при использовании 4 малоинвазивных криозондов (1се1}оС).

На основе МСКТ-снимков (формат DICOM) была создана 3D-модель расчетной области (почка и криозонды). Модель была импортирована в программный комплекс ДпБуБ и разделена на конечные элементы (тетраэдры). Для повышения точности расчета линейные размеры тетраэдров вблизи криозондов были снижены до 0,2 мм, при этом в остальной области их размер не превышал 2,3 мм. Общее количество элементов сетки составило около 5,6 млн.

Для постановки вычислительного эксперимента использован модуль СРХ-Рге. Тип расчета - динамический. Общее время моделируемой криооперации составило 1320 с, шаг расчета - 1 с. Применена следующая последовательность: 7 мин замораживания - 8 мин оттаивания - 7 мин замораживания. Для каждого расчетного домена (область с одинаковыми физическими свойствами) был задан определенный материал: для криозондов - нержавеющая сталь из библиотеки стандартных материалов ДпБуБ, для биоткани - свойства (плотность, теплопроводность и теплоемкость, учитывающая скрытую теплоту фазового перехода) в зависимости от температуры, согласно полученным ранее результатам. Начальное условие - температура 37 °С по

всему объему расчетной области; граничные условия - 2 рода, тепловой поток по длине криозондов в зависимости от времени [15]. Так как тепло-физические свойства (ТФС) желатинового геля близки к ТФС биоткани, полученные характеристики можно использовать для моделирования теплообмена в реальной биоткани. Учет теплового потока от биоткани к поверхности конкретного типа криоинструмента позволяет моделировать практически любые многозондовые криохирургические операции.

Результаты вычислительного эксперимента

Получены температурные поля рассматриваемой области для каждого шага расчета в ходе проведения криоабляции (рис. 5).

На рис. 6А более подробно показаны температурные поля на поверхности почки в момент окончания 2-го цикла замораживания. Они наложены на поверхностность сетки конечных элементов. Также показано пространственное расположение криозондов при проведении моделирования. На рис. 6Б показана температура в плоском сечении почки, а также объем крионекроза, полученный при расчете.

В настоящей работе проведено совмещение результатов вычислительного эксперимента с фотографическим изображением внешней поверхности сформировавшихся в результате проведенной операции областей гипотермии и крионекроза (рис. 7). Линия 1 ориентировочно показывает область крионекроза при операции, область 1р - зону крионекроза в вычислительном эксперименте. Линия 3 показывает область гипотермии при операции, область 3р - зону гипотермии в вычислительном эксперименте.

Для повышения точности моделирования задавали реальные теплофизические свойства биотканей почки: криоскопическую температуру, теплоемкость в широком диапазоне температур и скрытую теплоту фазового перехода [15]. При этом криоскопическая температура составляла

Рис. 5. Примеры полученных температурных полей в ходе моделирования криоабляции (показаны температурные поля на поверхности почки):

A. В конце 1-го цикла

замораживания; Б. В конце 1-го цикла оттаивания;

B. В конце 2-го цикла

замораживания

-1 °С и описывала изотерму замораживания, т.е. границы «ледяного шара», что соответствует границе гипотермии на рис. 7. Расчетный коэффициент абляции (отношение объемов зоны некроза к зоне замораживания) в данном случае составил 24+5%.

Анализ полученных данных показывает, что расхождение вычислительных и визуальных эмпирических данных наблюдается на периферии криовоздействия, и это может быть объяснено недостатком данных о значениях температур граничных точек данных областей, а также ограниченной визуализацией зон гипотермии и крионекроза. Однако данные результаты показывают достаточно высокую схожесть результатов даже при использовании такого подхода для регистрации границ. Анализ, проведенный с помощью компьютерного моделирования, показал повышение степени рациональности выбора режимов дозирования в данном случае и потенциал развития методов описания дозирования криоабляции.

Следующим шагом в предоперационном планировании следует считать точный прогноз обеспечения формирования заданной зоны крионекроза. Существующая практика диктует необходимость прицельного расчета с целью определения ре-

жимов работы криоаппарата [12]. Поставленная задача может быть решена путем создания и внедрения в практику персонализированных компьютерных программ и систем по поиску оптимальных положений криоинструментов и повышения точности обеспечения дозы криовоздействия на биологические ткани, особенно при их асимметрии и сложном расположении. Для получения системно значимых результатов и последующих за этим повышения степени рационализации выбора тактики хирургического лечения и создания средств индивидуализированного дозирования криовоздей-ствий необходимо, основываясь на полученном опыте, проводить моделирование и анализ других конкретных клинических случаев.

Обсуждение

К основным преимуществам альтернативных методов лечения ПКР относят: а) меньшую трав-матичность по сравнению с нефрэктомией и резекцией почки; б) возможность проведения операции амбулаторно и под местной анестезией; в) возможность лечения пациентов группы высокого хирургического риска; г) возможность саль-важного лечения в случае рецидива [16]. Согласно

Рис. 6. Температурные поля на поверхности почки:

А. В момент окончания 2-го цикла замораживания, поверхностная сетка конечных элементов; Б. На произвольном сечении почки, расчетный объем крионекроза

Рис. 7.

А. Макроскопическая картина зон «ледяного шара»: 1 - зона прямого (полного) клеточного некроза,

2 - зона частичной криодеструкции,

3 - зона гипотермии;

Б.Сравнение полученных областей некроза при операции: 1 - зона прямого (полного) клеточного некроза, 3 - зона гипотермии; с аналогичными областями, полученными при расчете: 1р - расчетная зона прямого (полного) клеточного некроза, 3р - расчетная зона гипотермии

рекомендациям Европейской ассоциации урологов 2018 г., пациентам с локализованным ПКР клинической стадии ПКР Т1 наряду с «золотым стандартом» лечения - резекцией почки могут быть предложены альтернативные варианты лечения, такие как крио-абляция и радиочастотная абляция. Ряд клинических исследований также показал эффективность некоторых экспериментальных абляционных методов (микроволновая абляция, лазерная абляция и абляция сфокусированным высокоинтенсивным ультразвуком) в лечении ПКР. Результаты проведенных исследований, сравнивающих эффективность абляционных методов лечения и резекции почки в количестве периоперационных осложнений и частоте местного рецидива, противоречивы, что не позволяет сделать выбор в пользу того или иного метода альтернативного лечения. Вместе с тем в группе тщательно отобранных пациентов с небольшими опухолями и/или пожилых пациентов, чей соматический фон и сопутствующие заболевания не позволяют выполнить «золотой стандарт» лечения, могут быть рекомендованы криоабляции и радиочастотная абляция.

Данные исследований, оценивающих эффективность криоабляции почки чрескожным или лапароскопическим доступом, показали, что статистически значимой разницы в частоте и количестве периоперационных осложнений, а также показателях общей, раковоспецифической и безрецидивной выживаемости не отмечено. В 2016 г. Н. Zaгgaг и соавт. были представлены данные систематического обзора более 80 научных статей, показавшего, что частота осложнений криоабляции почки не превышает 20%; по сравнению с резекцией почки криоабляция обладает более низкой безрецидивной выживаемость.

Заключение

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Прогрессивное развитие медицинских технологий позволило внедрить альтернативные методы лечения локализованного ПКР, сменив вектор в сторону органосохраняющего лечения. В настоящее время к методам минимально инвазивного лечения относят криоабляцию, радиочастотную абляцию, а также ряд экспериментальных методов лечения (микроволновую и лазерную абляции, терапию высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком). Выбор тактики оперативного лечения пациентов с ПКР зависит не только от размера и локализации опухоли, наличия регионарной лимфаденопатии и возможных метастазов, но и от выявления скрытой мультифокальности заболевания. Среди прочего немаловажную роль играют соматический статус пациента, а также опыт хирурга и клиники. Проведенные ранее собственные исследования показали, что криоабляция почки представляет собой эффективный и безопасный метод лечения локализованного ПКР.

Развитие методик криоабляции может основываться на анализе и компьютерном моделировании клинических случаев. Компьютерное моделирование криовоздействия является современным подходом к повышению качества проведения операций, который потенциально позволяет проводить точный прогноз формирования заданной зоны крионекроза. Совместные медико-инженерные исследования позволили обоснованно определить и подробно проанализировать режимы дозирования для проведения описанного клинического случая. Полученные результаты междисциплинарного исследования могут быть полезны для повышения степени контроля и управления тепловыми полями при проведении криовоздействий, для облегче-

ния выбора наиболее рациональных режимов дозирования низкотемпературного воздействия как на целевые области биоткани в общем, так и для мультифокального ПКР в частности. Данное исследование является первым шагом в накоплении под-

робного совмещенного клинического и расчетного опыта анализа криоабляции.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Исследование в части проведения и анализа компьютерного моделирования криоабляции мультифокального почечно-клеточного рака выполнено за счет Российского научного фонда (проект № 16-19-10567).

Анализ клинического случая выполнен сотрудниками кафедры урологии ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Литература

1. Каприн А.Д., Старинский В.В., Петрова Г.В. Состояние онкологической помощи населению России в 2016 году. М. : МНИОИ им. П.А. Герцена - филиал ФГБУ «НМИЦР» Минздрава России, 2017.

2. Shuch B., Singer E.A., BratsLavsky G. The surgical approach to multifocal renal cancers: hereditary syndromes, ipsilateral multifocality, and bilateral tumors // Urol. Clin. North Am. 2012. Vol. 39. P. 133-148.

3. Mano R., Kent M., Larish Y., Winer A.G. et al. Partial and radical nephrectomy for unilateral synchronous multifocal renal cortical tumors // Urology. 2015. Vol. 85, N 6. P. 1404-1410.

4. Metwalli A.R., Linehan W.M. Nephron-sparing surgery for multifocal and hereditary renal tumors // Curr. Opin. Urol. 2014. Vol. 24, N 5. P. 466-473.

5. Андреева Ю.Ю., Москвина Л.В., Завалишина Л.Э., Кекеева Т.В. и др. Опухоли почки. М. : РМАПО, 2011.

6. Bratslavsky G., Linehan W.M. Long-term management of bilateral, multifocal, recurrent renal carcinoma // Nat. Rev. Urol. 2010. Vol. 7, N 5. P. 267-275.

7. Minervini A., Serni S., Giubilei G. Multiple ipsilateral renal tumors: retrospective analysis of surgical and oncological results of tumor enucleation vs radical nephrectomy // Eur. J. Surg. Oncol. 2009. Vol. 35, N 5. P. 521-526.

8. Krambeck A., Iwaszko M., Leibovich B., Cheville J. et al. Long-term outcome of multiple ipsilateral renal tumours found at the time of planned nephron-sparing surgery // BJU Int. 2008. Vol. 101. P. 1375-1379.

References

9. Kim S.P., Campbell S.C., Gill I., Lane B.R. et al. Collaborative review of risk benefit trade-offs between partial and radical nephrectomy in the management of anatomically complex renal masses // Eur. Urol. 2017. Vol. 72, N 1. P. 64-75.

10. Shinder B., Farber N.J., Mayer T., Singer E.A. Treatment of multifocal renal cell carcinoma in a solitary kidney with nivolu-mab // Clin. Genitourin. Cancer. 2017. Vol. 15, N 1. P. e165-e167.

11. Алексеев Б.Я., Волкова М.И., Калпинский А.С., Каприн А.Д. и др. Клинические рекомендации по диагностике и лечению рака почки. М. : Ассоциация онкологов России, 2014.

12. Shakurov A.V., Pushkarev A.V., Pushkarev V.A., Tsiganov D.I. Prerequisites for developing new generation cryosurgical devices // Sovremennye Tehnologii v Medicó. 2017. Vol. 9, N 2. P. 178-187.

13. Zherdev A.A., Shakurov A.V., Pushkarev A.V., Burkov I.A. et al. Measurement of characteristics of cryoprobes under different operation modes // Biomed. Eng. 2017. Vol. 50, N 5. P. 344-347.

14. Zherdev A.A., Tsiganov D.I., Shakurov A.V., Pushkarev A.V. et al. An experimental study of thermal characteristics of minimally invasive cryoprobes in different cooling modes // Biomed. Eng. 2018. Vol. 51, N 5. P. 323-327.

15. Ponomarev D.E., Pushkarev A.V. Research of human kidney thermal properties for the purpose of cryosurgery // JPCS (Journal of Physics: Conference Series). 2017. Vol. 891, N 1. Article ID 012336.

16. Joshi P., Sehrawat A., Rabin Y. Computerized planning of prostate cryosurgery and shape considerations // Technol. Cancer Res. Treat. 2017. Vol. 16, N 6. P. 1272-1283.

1. Kaprin A.D., Starinskiy V.V., Petrova G.V. Status of oncological care for the population of Russia in 2016. Moscow: MNIOI im. P.A. Gertsena - filial FGBU NMITsR Minzdrava Rossii, 2017. (in Russian)

2. Shuch B., Singer E.A., Bratslavsky G. The surgical approach to multifocal renal cancers: hereditary syndromes, ipsilateral multifocality, and bilateral tumors. Urol Clin North Am. 2012; 39: 133-48.

3. Mano R., Kent M., Larish Y., Winer A.G., et al. Partial and radical nephrectomy for unilateral synchronous multifocal renal cortical tumors. Urology. 2015; 85 (6): 1404-10.

4. Metwalli A.R., Linehan W.M. Nephron-sparing surgery for multifocal and hereditary renal tumors. Curr Opin Urol. 2014; 24 (5): 466-73.

5. Andreeva Yu.Yu., Moskvina L.V., Zavalishina L.E., Kekeeva T.V., et al. Tumors of the kidney. Moscow: RMAPO, 2011. (in Russian)

6. Bratslavsky G., Linehan W.M. Long-term management of bilateral, multifocal, recurrent renal carcinoma. Nat Rev Urol. 2010; 7 (5): 267-75.

7. Minervini A., Serni S., Giubilei G. Multiple ipsilateral renal tumors: retrospective analysis of surgical and oncological results of tumor enucleation vs radical nephrectomy. Eur J Surg Oncol. 2009; 35 (5): 521-26.

8. Krambeck A., Iwaszko M., Leibovich B., Cheville J., et al. Long-term outcome of multiple ipsilateral renal tumours found at the time of planned nephron-sparing surgery. BJU Int. 2008; 101: 1375-79.

9. Kim S.P., Campbell S.C., Gill I., Lane B.R., et al. Collaborative review of risk benefit trade-offs between partial and radical nephrectomy in the management of anatomically complex renal masses. Eur Urol. 2017; 72 (1): 64-75.

10. Shinder B., Farber N.J., Mayer T., Singer E.A. Treatment of multifocal renal cell carcinoma in a solitary kidney with nivolum-ab. Clin Genitourin Cancer. 2017; 15 (1): 165-67.

11. Alekseev B.Ya., Volkova M.I., Kalpinsky A.S., Kaprin A.D. Clinical recommendations for the diagnosis and treatment of kidney cancer. Moscow: Assotsiatsiya oncologov Rossii, 2014. (In Russian).

12. Shakurov A.V., Pushkarev A.V., Pushkarev V.A., Tsiganov D.I. Prerequisites for developing new generation cryosurgical devices. Sovremennye Tehnologii v Medicine. 2017; 9 (2): 178-87.

13. Zherdev A.A., Shakurov A.V., Pushkarev A.V., Burkov I.A., et al. Measurement of characteristics of cryoprobes under different operation modes. Biomed Eng. 2017; 50 (5): 344-47.

14. Zherdev A.A., Tsiganov D.I., Shakurov A.V., Pushkarev A.V., et al. An experimental study of thermal characteristics of minimally invasive cryoprobes in different cooling modes. Biomed Eng. 2018; 51 (5): 323-27.

15. Ponomarev D.E., Pushkarev A.V. Research of human kidney thermal properties for the purpose of cryosurgery. JPCS (Journal of Physics: Conference Series). 2017; 891 (1): 012336.

16. Joshi P., Sehrawat A., Rabin Y. Computerized planning of prostate cryosurgery and shape considerations. Technol Cancer Res Treat. 2017; 16 (6): 1272-83.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.