Компьютерное 3D-моделирование пришло в онкохирургию

За последнее десятилетие среди всех видов онкологических заболеваний рак легкого стал одним из самых распространенных как в Беларуси, так и во всем мире. Сегодня основным методом лечения этой опасной болезни является хирургия. В РНПЦ онкологии и медицинской радиологии имени академика Н. Н. Александрова разработана технология, позволяющая выполнить сложнейшую реконструктивную операцию, сохранить здоровую часть легкого и избежать его полного удаления. Достигается это путем применения компьютерного 3D-моделирования.

hightech.fm

Нет предела совершенству

Технологию разработал ведущий научный сотрудник лаборатории торакальной онкопатологии центра кандидат медицинских наук Сергей Еськов под руководством доктора медицинских наук, профессора, академика НАН Беларуси Сергея Красного.

— Общей чертой всех онкологических операций является необходимость отступить как можно дальше от границ опухоли при ее удалении, — рассказывает Сергей Еськов. — Этим обеспечивается радикализм операции. Когда рак легкого распространяется на бронхи или сосуды, орган удаляют целиком. При этом пациент становится инвалидом II или III группы, часто вынужден сменить работу или вовсе от нее отказаться. В случае развития инфекции в единственном оставшемся легком шансы выжить невелики, что особенно актуально в условиях пандемии респираторной инфекции. С одним легким не все пациенты могут перенести необходимое дополнительное противоопухолевое лечение в полном объеме: примерно у 8 процентов разовьется новая опухоль в оставшемся легком.

Благодаря применению реконструктивных технологий часть легкого можно сохранить. Как объясняет Сергей Еськов, для этого циркулярно иссекаются пораженные участки бронхов и сосудов, а после сшиваются:

— В желании любой ценой добиться сохранения части легкого нередко ткани пересекают слишком близко к опухоли. В этом случае неизбежен рецидив. Во всем мире решение об объеме операции принимается субъективно. Очень сложно прописать идеальную формулу принятия решения. В ней должны учитываться размеры опухоли, ее расположение, гистологический тип, степень поражения регионарных лимфоузлов, а также индивидуальные особенности анатомии. Ведь анатомия сосудов легкого и бронхов очень вариабельна. Сегодня мы занимаемся разработкой технологии, которая с точностью не менее 90 процентов позволит сделать выбор объема операции у пациента с диагнозом рак легкого максимально объективным.

С точностью до миллиметра

Принцип действия новой технологии можно объяснить простыми словами.

— Мы берем дооперационные исследования пациента и загружаем их в компьютер, — рассказывает Сергей Еськов. — По разработанному нами алгоритму строим 3D-модель легкого, бронхов, сосудов и опухоли. На модели делаем расчеты, где должна пройти линия пересечения каждой структуры, и разрабатываем план реконструкции. Рассчитываем до кубического миллиметра объемы легкого, которое будет удалено. При этом учитываем объем участков, которые потеряли свою функциональность по разным причинам, и участков с сохраненной функцией. Оцениваем переносимость операции. Операцию выполняем строго по разработанному плану. Во время самой операции на срочное исследование отправляем края пересечения структур и лимфоузлы. Осуществляем непосредственный контроль соответствия плану операции путем сравнения удаленной части легкого с ее 3D-моделью. После операции строится 3D-модель реконструированного легкого и отслеживаются малейшие отклонения от плана, а также динамика изменений каждые три месяца. Благодаря этому имеется возможность своевременно принимать необходимые меры при выявлении отклонений.



В мировой литературе можно найти всего четыре упоминания о применении 3D-моделирования с целью сохранения органа при раке легкого. Наибольший опыт у коллег из Китая — 22 случая. Делают такие операции еще во Франции и Южной Корее. Наш опыт на сегодня насчитывает 16 случаев.

Новые горизонты

Послеоперационный период составил от одного месяца до года. Несмотря на то что технология продолжает совершенствоваться, результаты уже впечатляют, говорит Сергей Еськов:

— На сегодня живы 15 пациентов, у одного из них с IIIB стадией рака легкого выявлен метастаз в другом органе, планируется операция по его удалению.

Сейчас на анализ изображений и построение 3D-модели для одного пациента у специалистов уходит около 30—40 минут. Благодаря применению алгоритмов машинного обучения планируется сократить время до 15—20 минут.

— Анализ медицинских изображений с применением алгоритмов машинного обучения — это область, в которой мы можем неограниченно развиваться, — уверен Сергей Еськов. — Для этого нужны данные и идеи, а это у нас есть. Хирургическое мастерство, помноженное на опыт, и новые компьютерные технологии позволяют открывать все новые и новые горизонты в хирургии.

Сергей ЕСЬКОВ:

— Наш учитель, профессор Владимир Васильевич Жарков, был великим хирургом. Он говорил, что, невзирая на обстоятельства, необходимо оставаться профессионалом, стремиться к совершенству, открывать новые горизонты и стараться узнать, есть ли предел возможностей применения хирургического метода. Благодаря научно-техническому прогрессу мы никак не можем достичь горизонта и узнать, где же этот предел. И это очень хорошо!

В ТЕМУ

Цель новой технологии — увеличение доли пациентов, которым выполняется радикальная органосберегающая операция на легком вместо его удаления. На выходе такая технология позволит дистанционно обрабатывать данные множества пациентов со всей Беларуси и с высокой точностью оценивать возможность выполнения органосохраняющей операции. Если по месту жительства нет возможности выполнить операцию в рекомендуемом объеме, пациент будет направлен в РНПЦ ОМР имени Н. Н. Александрова. Многие больные могут избежать инвалидизации, сопровождающейся удалением жизненно важного органа.

Уже сегодня специалисты центра готовы строить 3D-модели для пациентов из любого уголка нашей планеты и оценивать возможность выполнения сложной реконструктивной операции на легком.

lvk@sb.by