CC BY
2з
УДК: 616.36-089:61.001.57
ГЕПАТОБИЛИАРЛЫ ХИРУРГИЯДАFЫ ИННОВАЦИЯЛЬЩ ТЕХНОЛОГИЯЛАР: БАУЫРДЫ ЦИФРЛЫЩ МОДЕЛЬДЕУДЩ ЖАЦА БУЫНЫ
(эдеби шолу)
АБУОВ САПАРБАЙ МАХАНБЕТОВИЧ
С.ЖАсфендияров атындагы ^аз¥МУ "№1 Хирургиялык аурулар"
профессоры, Aлматы, ^азакстан
ДАУРЕНОВ УЛЫКБЕК ЕРГЕШБАЕВИЧ
С.ЖАсфендияров атындагы ^аз¥МУ "№1 Хирургиялык аурулар"
резидент^ Aлматы, ^азакстан
ЖЕТКЕРГЕН Н¥РБОЛАТ ЕД1ЛХАН¥ЛЫ
С.Ж.Aсфендияров атындагы ^аз¥МУ "№1 Хирургиялык аурулар"
резидентi, Aлматы, ^азакстан
Тужырым. Бауыр хирургиясында 3D басып шыгару - бул хирургиялыц жоспарлаудыц перспективалы жаца цуралы. Шолу кез1нде бауырдыц 3D бейнелену1не ттелей цатысты алты зерттеу керсетыген. Алайда, 3D кврсету цуны мен уацыты сен1мд1 модель цурудыц нег1зг1 шектеушг факторлары болып табылады. Уацыт ете келе, бул эд1ст1 бауыр резекциясына цолдануга болады жэне операцияга дей1нг1 бауырды резекциялауды жоспарлауга кемектесед1.
Клт свздер: 3D баспа; 3D-принтер; интраоперациялыц ультрадыбыстыц зерттеу; гепатоцеллюлярлы карцинома (ГЦК).
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ГЕПАТОБИЛИАРНОЙ ХИРУРГИИ: НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЦИФРОВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕЧЕНИ
(обзор литературы)
Резюме. 3D-печать в хирургии печени является новым многообещающим инструментом хирургического планирования. В обзоре приведены шесть исследований, непосредственно связанных с 3D-визуализацией печени. Однако стоимость 3-Д визуализации и время являются основными ограничивающими факторами при создании надежной модели. Со временем эта техника осуществима и применима к резекции печени и может помочь в предоперационном планировании резекции печени.
Ключевые слова: 3D печать; 3D-принтер; интраоперационное ультразвуковое исследование; гепатоцеллюлярная карцинома (ГЦК).
INNOVATIVE TECHNOLOGIES IN HEPATOBILIARY SURGERY: A NEW GENERATION OF DIGITAL LIVER MODELING
(literature review)
Summary. 3D printing in liver surgery is a promising new surgical planning tool. The review lists six studies directly related to 3D liver imaging. However, 3-D rendering cost and time are the main limiting factors in creating a robust model. Over time, this technique is feasible and applicable to liver resection and may aid in preoperative liver resection planning.
Key words: 3D printing; 3D printer; intraoperative ultrasound examination; hepatocellular carcinoma (HCC).
кафедрасыньщ
кафедрасыньщ
кафедрасыныц
Бауыр хирургиясындагы 3D модельдеу хирургиялык тэжiрибенiц жаца перспективалы куралы болып табылады. Шолуда бауырдыц 3D бейнелеуiне тiкелей катысты алты зерттеу берiлген. Алайда, 3D визуализацияныц куны мен жасалу уакыты сенiмдi модельдi курудыц Heri3ri шектеушi факторлары болып табылады. Уакыт ете келе бул эдiс бауыр резекциясына колданылуы жэне бауыр резекциясын операция алды жоспарлауга кемектеседi деп кYтiлуде.
3D модельдеу 1980 жылдардан бастап медицинада танымал болды. 3D модельдеу куралдары кол жетiмдi бола бастагандыктан, бул эдютщ накты кYшi оныц жеке пациенттердщ бiреrей сипаттамаларына неriзделrен анатомиялык модельдер жасау кабiлетiнде екендiri белгш
[1, 661-666]. 3D модельдеудi колдану мысалдары туралы акпараттар ортопедия, нейрохирургия, жак-бет хирургиясы, пластикалык жэне реконструктивт хирургия сиякты эртYрлi салаларда жарияланган. Алайда, бул технолоrия осы уакытка дейiн жалпы хирурrияда ете аз колданылып келдi [2, 200-204]
3D модельдеудi бауыр хирурrиясында колдану Yлкен артыкшылыкка мYмкiндiк бередi. Бауырдыц функционалды анатомиясы I-ден VШ-rе дейiн белгшенген жэне iшiнара бауыр мен портал венасыныц жYPуiмен аныкталган Куино сегменттерi деп аталатын 8 сеrментке белiнедi [3, 59-67]. ^азiрri уакытта бул курылымдарды аныктау жэне бауыр сегменттершщ контуры операция алдындагы бейнелеуге жэне операция шшк ультрадыбыстык зерттеуге непзделген. Эр тYрлi сегменттердщ резекциясы непзшен катерлi iсiктерде кезiнде жасалады (метастатикалык жэне бастапкы закымданулар), дегенмен эр тYрлi катерсiз ауруларды да хирургиялык жолмен емдеуге болады.
Гепатоцеллюлярлы карцинома (ГЦК) - бауырдыц ец кеп таралган бастапкы iсiri, ересектерде 100 000 адамга 4,9 жиiлiкпен таралган, сондыктан ол ересектердеri асказан-iшек жолдарыныц 5-шi катерлi iсiri болып табылады [4, 4, 69]. ГЦК кебшесе бауыр резекциясына тетеп беруге физиологиялык резервi темендеген бауыр циррозы бар наукастарда керiнедi. Бул резекция келемш азайту жэне операциядан кейiнri бауыр жеткшказдшнщ алдын алу Yшiн операция алдындагы жоспарлаудыц мацыздылыгын керсетедi. Кебшесе бауыр резекциясы бауырдыц колоректальды метастаздарында жасалады, себебi олар 5 жыл iшiнде бастапкы iсiктен таралатын 16% алыс метастаздардыц жиынтык каупiне ие болып келедЦ5, 815-822].
Тиiстi пациенттерде рецидивтен кейiн кайталанатын гепатэктомия жасалуы мYмкiн жэне бул популяция Yшiн операция алдындагы жоспарлау жэне бауырдыц веноздык курылымдарын сактау одан да Yлкен клиникалык мацызга ие екенш керсетедi. Мунда реципиент пен донорлык компоненттiц бауырына веноздык агын сакталуына байланысты операцияга дейiн де, операция кезшде де сенiмдi тYPде ^i донордан алынатын бауыр трансплантациясына да катысты сипатталады. ^азiрri уакытта КТ немесе контрастты МРТ кемеriмен операция алдындагы бейнелеу операцияны жоспарлаудыц ец мацызды куралы болып кала береди 3D компьютерлiк томография операция алдындагы жоспарлауга арналган, бiрак компьютердiц 2D экранында интерпретация децrейi шектеулi болып табылады. Yoo PSEC жэне Kulkarni S. 3D модель пайдаланушылармен тактильдi керi байланыс беру жэне мацызды курылымдарды кещспкте тануды жецiлдетудi камтамасы етедi деп есептейдi [6, 47]
Призманыц тужырымы эдебиетке жYЙелi турде шолу жасау Yшiн колданылды. Бакылау тiзiмi кол жетiмдi жэне коса берiледi [7, 336-341]. Ovid Medline (2006 - казiргi уакытка дешн) жэне pubmed (2006 - казiргi уакытка дейiн) дереккорларын iздеу келес терминдер мен кiлт сездердi жеке немесе бiрiктiрiлген тYPде жYрriзiлдi: 3D моделдеу, бауыр, жогаргы асказан-шек жолдары, жалпы хирургия. Зерттеулерге енпзу критерийлерi: агылшын тiлiнде орыс тшне аудармасымен жарияланган, ересектер туралы, бауыр хирургиясы туралы толык мэтiн бар жэне 2006-2024 жылдар аралыгында жарияланган. Зерттей келе, алты зерттеу бауыр хирургиясымен жэне 3D моделдеумен тшелей байланысты екенi аныкталды, жэне бул жумыстар косу критерийлерiн канагаттандырады. Деректер Кохранныц тиiмдi тэжiрибесi мен кYтiмдi уйымдастыру, деректердi жинау нысаны непзшде алынды. Алынган неriзri акпараттар бауыр моделшщ кай тYрi жасалганына, 3D модельдеудщ кандай тYрi колданылганына жэне
оньщ периоперативт нэтижеге калай эсер eTKeHiHe катысты болды. Бiржактылык каушн багалау Yшiн зерттеу нэтижелершщ eзгергiштiгi зерттелдi, сонымен катар mymkïh болатын сырткы каржыландыру бар-жогына талдау жасалды.
Зейн бауырдыц толык Yлгiсiн 3D басып шыгаруга болатынын кeрсеттi [8, 1304-1310]. Ол пациенттщ накты бауырымен салыстырганда олардыц модельдiк тамыр курылымыныц ± 1,3 мм жэне 6ykw бауырдыц ± 4 мм дэлдiгiне ие екенш аныктады. Игами ез макаласында соавторлармен бiрге кэдiмгi интраоперациялык ультрадыбыстык зерттеумен аныкталмайтын жэне 3D басып шыгарылган модель аркылы локализациялауга болатын бауырдыц юшкентай iсiктерiн сипаттады. Химиотерапиядан жэне бауыр iсiгiнiц соган байланысты регрессиясынан кейiн интраоперациялык ультрадыбыстык зерттеумен idKri аныктау киынга согатыны белгiлi болды. Осылайша, химиотерапияга дейiнгi 3D моделдеу хирургиялык тэжiрибеде осындай кiшкентай бауыр iсiктерiнiц аныкталуына багыттай алады.
Квинтини \лкен eлшемдi синдром" сиякты ^i донордан 3D трансплантациясыныц аскынуын болдырмау Yшiн 3D принтердi пайдалану мYмкiндiгiн талкылады [9, 35-42]. Ол сондай-ак гепатобилиарлы анатомияда 3D принтерлердi оку куралы ретiнде пайдалану мYмкiндiгiн де зерттед^ мунда 3D Yлгiлерi операция алдындагы жоспарлау кезiнде визуалды ынталандыруды жэне тактильдi керi байланысты камтамасыз етедi. Нан Сянныц жумысы бойынша какпа венасыныц eзгермелi анатомиясында 3D модельдеудщ артыкшылыктары талкыланды. 3D Yлгiсiмен олар iсiкке жакын орналаскан какпа венасыныц IV сегментшщ туа бгткен жетiспеyшiлiгiн аныктады [10, 8]. Бул IV сегменттiц некрозын болдырмау Yшiн тар жиектi гепатэктомия жасау туралы шешiм кабылдауга алып келген жэне операциядан кешнп жаксы нэтижеге кол жетюзшген. Уотсонныц зерттеyi арзан эдют колдана отырып, бауыр тамырларын ашуга болатындыгын кeрсеттi [11, 14-17]. Икегами езшщ шолу макаласында 3D модельдеудщ медицинада колданылуын жэне бауыр резекцияларында 3D басып шыгарудыц кeптеген ыктимал артыкшылыктарын атап eттi. Бул макалада тiрi донордан бауыр трансплантациясы кезшде мYлкен синдромды" жецyдiц артыкшылыктарына назар аударылды. Бул элi де салыстырмалы тYрде жаца зерттеу саласы болгандыктан, зерттеyлердiц жYЙелi кателiгi болуы мYмкiн. Зерттеyшiлер бул накты технология серпшс болуы мYмкiн екенiне сенiмдi жэне сонымен бiрге оныц бере алатын артыкшылыктарын асыра багалауга болатынын кeрсетедi [12, 697-698].
3D модельдеyдi визуализация-багдарламалык куралынсыз пайдалану мYмкiн емес. Жогарыда айтылгандай, эдеттегi багдарламалык куралдар непзшен радиологиялык косымшаларга арналган жэне барлык операциялык жYЙелерде жумыс iстемейдi. Бул мэселеш шешу Yшiн FW4SPL архитектурасына негiзделген бiрнеше багдарламалык курал эзiрлендi.
Осылайша, рентгенологтар Yшiн Windows, Linux жэне MasOS жYЙелерiнде жумыс ютейтш алгашкы VR-Render кескiндi визуализациялау багдарламасы жасалды. Ол кескiндердi DICOM, InrImage, Jpeg, Vtk жэне FwXML сиякты эртYрлi форматтарда 2D (фронтальды, сагиттальды жэне осьтiк кeрiнiс) немесе 3D кесшдшершде тiкелей кeлемдi кeрсетy (визуализация) аркылы ^руге мYмкiндiк бередi. Медициналык бейнелеу бeлiмшелерiндегi жумыс станцияларында кол жетiмдi барлык кeлемдi кeрсетy жYЙелерi сиякты, оган Yш eлшемдi кескш параметрлерiн орнату Yшiн беру функциясы кажет. КТ кескiндерi Yшiн багдарламалык жасактаманы пайдалануды жецiлдетy Yшiн бiрнеше автоматты кeрсетy функциялары бiрiктiрiлдi. Бул медициналык кескiндi осьтiк, сагиттальды жэне фронтальды жазыктыкта (кeп жазыктыкты бейнелеу тYрi немесе MRP) пациенттiц 3D модельдеyiмен кабаттаскан кезде 3D форматында бейнелеуге мYмкiндiк бередi [13, 1-6].
Сол FW4SP архитектурасына CYЙене отырып, хирургтарга арналган VR-Render-дiц жаца оцтайландырылган нускасы жасалды, оны оцтайландырылган, ыцгайлы интерфейсiнiц аркасында пайдалану оцайырак болады. Vrender Websurg Limited Edition багдарламасы 2010 жылдыц кацтарынан бастап WeBSurg-те кол жетiмдi жэне оны 8000-нан астам колданушы жYктеген жэне колданган. Бул бiлiм беру порталы сонымен катар бiркатар анонимдi
клиникалык жагдайларды, соньщ iшiнде олардыц жедел бейнелерш усына алады. Бул оны накты клиникалык жагдайларда колдануды жэне тиiмдi зерттеу жYргiзуге мYмкiндiк бередi.
VR-Render RU негiзiнде бауырдыц немесе кез-келген баска органныц виртуалды резекциясын хирургиялык жоспарлауга арналган багдарламалык жасактама жасалды. 2002 жылы (36) эзiрленген алдыцгы 3D виртуалды хирургиялык жоспарлау багдарламалык куралымен (3D VSP) салыстырганда, VR-Planning барлык VR-Render wle мYмкiндiктерiн камтиды (2D DICOM карау куралы жэне тшелей кeлемдi керсету). Бул сонымен катар бауырдыц бiрнеше аймагын кесуге мYмкiндiк бередi, ал 3D VSP тек ею компоненттi кесуге мYмкiндiк бередi. Осылайша, кеп сегментэктомия мYмкiндiгi артады. Екiншi мацызды жаксарту - резекциядан кешн калган бауырдыц пайызын автоматты тYPде есептеу (FOR, Future Liver Remain), ал 3D VSP тек кeлемдi гана камтамасыз ете алды [14, 81-82].
Бауыр хирургиясындагы 3D модельдеу хирургиялык жоспарлаудыц жаца перспективалы куралы болып табылады. Шолуда бауырдыц 3D бейнелеуiмен т1келей байланысты алты зерттеу аныкталды. Бул зерттеулерде шыгындар мен уакыты сенiмдi модель курудыц непзп шектеушi факторлары болды. Бул техниканыц орындалуы мYмкiн екенш керсетп жэне дэлдiктiц жогарылауымен модельдер бауыр резекциясын операция алдындагы жоспарлауга кемектесе алады. Бул хирургка кемектесш кана коймайды, сонымен катар операция белмесшде жумыс iстейтiн барлык кызметкерлерге ез септiгiн тигiзедi.
Бауыр резекциясы - бауырдагы бауыр мен веноздык анатомияныц кYPделi сипатына байланысты кYPделi операция болып есептеледi. Операция алдында барлык пациенттерде iсiктiц таралуын тсркеу, бауыр калдыктарыныц болашак кeлемiн багалау жэне операция кезiнде кан тамырларыныц анатомиясын болжау Yшiн, iсiк пен тамыр арасындагы байланысты аныктау Yшiн КТ жэне/немесе МРТ сканерлеу жYргiзiледi [15, 13-21]. Бауырдыц кептеген резекцияларындагы алгашкы кадам - операция кезшдеп ультрадыбыстык зерттеумен мацызды тамыр курылымдары мен iсiк шeгiндiлерiн аныктау. 3D басып шыгарылган дайын тактильдi модельдердш аркасында хирург бауырдыц жеке аймактарын дэлiрек керу Yшiн косымша бейне туршдеп кемек алады. 3D моделi пациенттер мен дэрiгерлер арасындагы езара эрекеттесудi жецiлдетуi мYмкiн; хирургиялык анатомияны модель аркылы оцай тYсiндiруге болады, бул келiсiм процесiн жецiлдетедi.
Зерттеу непзшен салыстырмалы тYPде арзан, бiрак дэл 3D Yлгiсiн жасауга болатынын кeрсеттi. 3D модельдi медициналык кызметкерлер мен пациенттер де жаксы кабылдады. Осылайша, бул 3D басып шыгарылган модельдер аркылы пациенттер мен жумыс орындарын окытудыц артыкшылыктарын керу Yшiн болашак зерттеулерде бул мэселенi эрi карай зерттеуге жаксы мYмкiндiк болатынын керсетп. Баска да шолулар непзшен хирургтыц периоперативтi кезецдегi артыкшылыктарын талкылайтындыгы белгiлi болды. Сондай-ак, Кель, Солер жэне Мареско [16, 17-24] баска зерттеулермен салыстырганда зерттеу кунын айтарлыктай темендете алды. Олардыц зерттеуiнде мекеме пайдаланган 3D принтер баска зерттеулерде колданылатын 3D принтерлермен салыстырганда шамамен 30 есе арзан. Алайда, бауыр капсуласыныц болмауы, бул модельдiц анатомиялык багытын жэне жаксартуга болатын аспекпш шатастыру мYмкiндiгi казiргi модельге шектеушi фактор рeлiн аткарады. Зерттеудiц тагы бiр шектеушi нYктесi - тек бiр пациентке арналган 3D моделш жасау мYмкiн болды. ^орытынды. Болашакта технологияныц осы тYрiн колданатын пациенттер санын кебейту, сондай-ак баска хирургиялык мамандыктарды тарту аркылы осы зерттеу келемш кецейту жоспарлануда. Осылайша, бауыр хирургиясындагы 3D басып шыгару хирургиялык жоспарлаудыц жаца перспективалы куралы болып табылады. Шолуда бауырдыц 3D бейнелеуiмен тшелей байланысты алты зерттеу талкыланды. Алайда, бул зерттеулерде шыгындар мен уакыт сенiмдi модель курудыц непзп шектеушi факторлары болды. Бул эдю непзшен бауыр резекциясына колданылуга болатындыгы керсетшген, ал модельдеу дэлдiгiнiц жаксаруымен бауыр резекциясын операция алдындагы жоспарлау оцтайлы нэтижелерге кол жеткiзуге кемектесе алады.
ПАЙДАЛАНЫЛГАН ЭДЕБИЕТТЕР:
1. Коэн А., Лавив А., Берман П., Нашеф Р., Абу-Таир Дж. Реконструкция нижней челюсти с использованием технологии стереолитографической трехмерной печати. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. Oral Radiol. Эндод. 2009; 108 : 661-666.
2. Висмут Х. Хирургическая анатомия и анатомическая хирургия печени. World J Surg 1982; 6 : 3-9
3. Куино С. Анатомия печени: портальная (и надпеченочная) или сегментация желчных протоков. Dig Surg 1999; 16 : 59-67
4. Джемал А., Брей Ф., Центр ММ Глобальная статистика рака. CA Cancer J. Clin. 2011; 61 : 69.
5. Файвр Дж., Манфреди С., Бувье AM Эпидемиология метастазов колоректального рака в печень. Бык. l'Academie Natl. Med. 2003; 187 : 815-822. обсуждение 22-3.
6. Yoo PSEC, Kulkarni S. Анатомические аспекты хирургической резекции гепатоцеллюлярной карциномы. J. Clin. Гастроэнтерол. 2013; 47
7. Мохер Д., Либерати А., Тецлафф Дж., Альтман Д. Г. Предпочтительные элементы отчетности для систематических обзоров и метаанализов: заявление ПРИЗМЫ. Int. J. Surg. 2020; 8 : 336-341.
8. Зейн Н.Н., Ханунех И.А., Бишоп П.Д. Трехмерный отпечаток печени для предоперационного планирования трансплантации печени от живого донора. Пересадка печени. Выкл. Publ. Am. Доц. Study Liver Dis. Int. Пересадка печени. Soc. 2013; 19 : 13041310.
9. Криштиану Кинтини Ф.А., Хашимото Кодзи, Зейн Низар, Миллер Чарльз. Современное состояние и будущие разработки в области хирургического планирования LDLT. Curr. Транспл. Отчет 2014: 35-42.
10. Нань Сянь К.Ф., Фань Инфан, Ян Цзянь, Цзэн Нин, Лю Цзюнь, Чжу Вэнь. Применение трехмерной печати печени при гепатэктомии при сложной массивной гепатокарциноме с редкими вариациями воротной вены: предварительный опыт. Int. J. Clin. Exp.Med. 2015: 8
11. Уотсон Р.А. Недорогое хирургическое применение аддитивного производства. J. Surg. Educ. 2014; 71 : 14-17.
12. Икегами Т., Маэхара Ю. Трансплантация: 3D-печать печени при трансплантации печени от живого донора. Nat. Преподобный Гастроэнтерол. Гепатол. 2013; 10 : 697-698.
13. Heimann T, Meinzer HP, Wolf I. Статистическая деформируемая модель для сегментации объемов КТ печени. В Proc MICCAI Workshop on 3D Segmentation in the Clinic: a Grand Challenge 2007: 1-6.
14. Руско Л., Бекеш Г., Фидрих М. Автоматическая сегментация печени по много- и однофазным КТ-изображениям с контрастным усилением. Med Image Anal 2009; 13 : 81-82
15. Муттер Д., Солер Л., Мареско Дж. Последние достижения в области визуализации печени. Эксперт Рев Гастроэнтерол Гепатол 2010; 4 : 13-21
16. Кёль К., Солер Л., Мареско Дж. Интерфейс на основе PACS для трехмерной визуализации анатомических структур и хирургического планирования. Процедура SPIE 2020; 4681: 1724.
