Система 3D моделирования вариантов операционного вмешательства при очаговых поражениях лёгких

Калинин К.А., Маркина С.Э., Филатова Е.А., Баженов А.В.

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург, Россия. НИИ фтизиопульмонологии, г. Екатеринбург, Россия

Туберкулома легких – форма туберкулёза легких в виде инкапсулированного образования более 10 мм в диаметре с малосимптомным течением. Очень часто при туберкуломе и фиброзно-кавернозном туберкулёзе применяют торакоскопические операции[1]. Данная операция представляет собой определенную сложность и требует высокой квалификации хирургов.

Для помощи в подготовке к торакоскопической операции был создан программный продукт, который может быть использован в пульмонологии при подготовке к торакоскопической операции с выявленной туберкуломой на этапе диагностической оценки поражения легких. Данная система откроет новые возможности врачам-хирургам в вопросах выработки оптимальной тактики хирургического вмешательства на этапе диагностики.

Выполняется хирургическое вмешательство в зависимости от локализации патологии, в точке, обеспечивающей оптимальный обзор плевральной полости (стандартно – в пятом-шестом межреберье по средней, передней или задней аксиллярной линии). В плевральную полость вводится торакоскоп, выполняется осмотр, определяется место для введения инструментальных торакопортов. В зависимости от задачи вмешательства общее число торакопортов может быть от одного до четырех-пяти. Наиболее часто используется три, которые размещают под определенными углами; последующие порты размещают, исходя из конкретной топографической и технической ситуации.[2]

Система позволяет измерить глубину тканей, проходимых инструментами, измерить углы между этими инструментами и выбрать наиболее оптимальный вариант расположения торакопортов[3]. Моделируя процесс операции, специалист имеет возможность проводить различные манипуляции с полученным на мониторе изображением, например, поворачивать в различных плоскостях, увеличивать или уменьшать изображение, делать срезы и т.д.

Пользуясь данными о стадии болезни и расположении туберкуломы, полученными с помощью программы моделирования операционного процесса, хирург виртуально проводит операцию, путем прокалывания легкого манипуляторами, анализирует анатомические последствия на виртуальном теле пациента.

Немаловажной особенностью программы является возможность в режиме реального времени «срезать» ткани по слоям в разных плоскостях. Это увеличивает информативность полученной модели (рисунок 1).

Рисунок 1 – Пример использования срезов

Путем изменения режимов отображения тех или иных тканей, мы можем контролировать попадание инструментов в опухоль, и непопадание в ребра и диафрагму. Программа позволяет в реальном времени рассчитать числовые параметры полученной стратегии, такие как: углы между каждыми из манипуляторов, и толщина проходимых ими мягких тканей до попадания в плевральную полость.

В процессе расстановки манипуляторов, у хирурга имеется возможность отключать модули, которые его в данный момент не интересуют Например, можно отключить отображение мягких тканей, чтобы проконтролировать что инструмент не попадает в кость, или отключить отображение костной ткани.

Разработка технологии 3D визуализации моделирования оперативного вмешательства имеет большое значение для снижения травматизма данного способа вмешательства, для повышения квалификации кадров (дидактическая цель), в том числе и для студентов, профильными предметами которых являются информатика и системотехника, на примере создания интеллектуально-информационных систем.

1. А. И. Арутюнов, Н. Я. Васин и В. Л. Анзимиров, Справочник по клинической хирургии, Медицина (1967)

2. Шулутко А.М., Овчинников А.А., Ясногородский О.О., Мотус И.Я., Эндоскопическая торакальная хирургия: Руководство для врачей, Медицина (2006)

3. Цымбалюк Н.Н , Маркина С.Э., Система 3d моделирования торакоскопических операций при опухолевых поражениях легких, Международный научно-исследовательский журнал № 4 (11), 2013. с. 124-125