Использование разборной 3D-модели полостной системы почки с цветовой сегментацией для улучшения кривой обучения ординаторов

Цель исследования: определить эффективность применения небиологической разборной цветной сегментированной 3D-печатной модели чашечно-лоханочной системы (ЧЛС) в улучшении понимания ординаторами ее анатомии и определения оптимальной тактики ПНЛ.
Материалы и методы. Разработаны 3D-модели ЧЛС на основе данных КТ 5 пациентов с коралловидным камнем, которым была показана ПНЛ. Используемые снимки больных получены с помощью КТ в формате Dicom. Для сегментации и выделения ЧЛС с дальнейшей 3D-визуализацией использовали RadiAnt DICOM Viewer. С помощью программного обеспечения slicer 4.8.1 проводили обработку виртуальных моделей для преобразования DICOM-файлов в STL-формат. Далее выполняли виртуальное цветное выделение каждой группы чашечек для удобства разборки и интралюминального изучения анатомии ЧЛС. Заключительный этап включал печать каждого участка методом послойного наплавления с помощью 3D-принтера Picaso designer X. Для оценки информативности разборной 3D-модели, имитирующей ЧЛС конкретного пациента, был составлен опросник, с помощью которого оценивали понимание ординаторами анатомии ЧЛС, а также способность определять оптимальную чашечку для ПНЛ путем сравнения ответов с результатом опроса практикующих врачей, выполнивших более 50 ПНЛ.
Результаты. После изучения 3D-моделей ординаторами определение количества чашечек каждой группы статистически значимо не отличалось от такового практикующих урологов, использующих КТ-снимки. Определение чашечки для основного доступа между группами не различалось. Ординаторы хуже определяли чашечки для дополнительного доступа (р=0,009).
Заключение. Разборные 3D-модели ЧЛС перспективны в качестве обучения молодых специалистов и планирования ПНЛ. Изучение анатомии как отдельно взятой группы чашечек, так и всей ЧЛС позволяет выбирать оптимальную для перкутанной пункции чашечку при ПНЛ.

Введение. В настоящее время трехмерная 3D-печать используется в различных областях медицины. Эти технологии имеют значительные преимущества как при планировании, так и при выполнении челюстно-лицевых, ортопедических и нейрохирургических вмешательств, в частности, позволяют обеспечивать лучшую интраоперационную навигацию для хирурга, который в любой момент вмешательства может обратиться к печатной модели с целью уточнения отдельных анатомических особенностей [1–4]. Небиологические 3D-печатные модели также применяются в урологии для планирования операции и улучшения кривой обучения как врачей, так и клинических ординаторов [5–9]. Перкутанная нефролитотрипсия – безопасный и эффективный метод лечения пациентов с крупными и множественными камнями почек [10, 11]. Знание анатомии чашечно-лоханочной системы (ЧЛС) и правильно выполненный доступ через соответствующую чашечку служат одним из основных факторов, определяющих успех выполнения ПНЛ. Компьютерная томография с внутривенным контрастированием и без него является современным методом визуализации камней почек [12]. Достижения в области технологии КТ позволяют получать реконструированные 3D-изображения ЧЛС, которые могут быть использованы для повышения эффективности ПНЛ с минимизацией осложнений [13–15]. Кроме того, можно сконструировать точную модель ЧЛС с помощью технологии 3D-печати и использовать ее в качестве учебного пособия для клинических ординаторов, планирования хода предстоящей ПНЛ [7, 9, 14, 15]. Получаемые методом 3D-печати на основе данных пациента могут служить в качестве адекватной визуализации структур почки, позволяя лучше охарактеризовать ту или иную патологию, что, несомненно, улучшит процесс обучения молодых специалистов [6–9, 14, 15].

Цель исследования: определить эффективность применения небиологической разборной цветной сегментированной 3D-печатной модели ЧЛС в улучшении понимания ординаторами ее анатомии и определения оптимальной тактики ПНЛ.

Материалы и методы. Разборные цветные 3D-модели ЧЛС (патент РФ №193069) были созданы нами на основе данных КТ с контрастированием 5 больных с коралловидным камнем, которым была показана ПНЛ. Исходные КТ-снимки троих больных в режиме 2D и 3D спереди, сзади и сбоку представлены на рис. 1–3. КТ-сканы записывали на диск в формате DICOM. Для изучения результатов и подтверждения их корректности использовали RadiAnt DICOM Viewer. Полученные данные сохраняли в формате файла, совместимого с программным обеспечением 3D-принтера. Наиболее часто используемым среди них является формат стереолитографии. Для решения данной задачи мы использовали программу slicer 4.8.1. Затем файлы STL отправляли биоинженеру для проведения виртуальной сегментации ЧЛС в соответствии с уровнем каждой группы чашечек, определяемым опытным урологом. Кроме того, каждая группа была разделена пополам для облегчения дальнейшего процесса разборки и внутрипросветного исследования печатных моделей. После этого выполняли цветную обработку сегментированных виртуальных моделей красным, синим и зеленым цветами, соответствовавшими верхней, средней и нижней группам чашечек соответственно.

Последние достижения в технологии трехмерной печати позволяют использовать различные материалы. В нашем исследовании для печати отдельных сегментов ЧЛС мы использовали акрилонитрил-бутадиен-стирол. К наиболее важным его свойствам относятся высокая плотность, устойчивость к ударам и низкая цена. Модели создавали путем печати каждого участка методом послойного нап...

Б.Г. Гулиев, Б.К. Комяков, А.Э. Талышинский, Е.О. Стецик