Междисциплинарность в урологии. 3D-технологии в урологии

Цель работы: показать значимость междисциплинарного взаимодействия в процессе применения 3D-технологий в хирургическом лечении пациентов с урологическими заболеваниями, начиная с этапа планирования тактики лечения больного в виде виртуального оперативного пособия с возможностью выполнения предоперационного тренинга на персонифицированной 3D-печатной модели, заканчивая дальнейшим использованием полученных данных в ходе выполнения реального оперативного вмешательства для навигации.

Любая из сфер жизнедеятельности человека в современном мире невозможна без использования современных достижений науки и техники. Для применения передовых технологий требуются отличные знания множества фундаментальных наук, но зачастую это не представляется возможным для одного человека. В связи с этим работа современного специалиста в любой из отраслей жизни человека не обходится без тесного взаимодействия и кооперации между людьми различных специальностей для достижения положительных результатов своего труда. Так, на сегодняшний день большинство специальностей в медицине не может обходиться без высокотехнологичных методов диагностики, в значительной степени способствующих выявлению многих заболеваний на ранних стадиях в организме человека. В разное время врачи для получения информации об анатомической структуре всего организма человека и отдельных органов и систем в частности, применяли различные визуализирующие технологии. Развитие визуализирующих методов исследования соответствовало характеру технологической научной мысли каждого временного отрезка в мире.

Впервые возможность получения изображений человеческого тела стала реальной после открытия, которое в 1895 г. совершил немецкий физик нобелевский лауреат Вильгельм Конрад Рентген, описавший «Х-лучи» в научной статье, где в качестве иллюстрации прикрепил рентгенограмму кисти жены с обручальным кольцом.

В дальнейшем на протяжении многих лет с целью визуализации в урологии основными методами диагностики были рентгенологические.

Следующим важным этапом в развитии методов визуализации в медицине стало изобретение компьютерной томографии в 1972 г., за которое английский инженер-физик Годфри Хаунсфилд и американский физик Аллан Кормак были удостоены Нобелевской премии.

В широкой медицинской практике методика компьютерной томографии стала применяться с 1992 г., когда на мировом рынке медицинских приборов были выпущены первые мультиспиральные компьютерные томографы «Elscint CT Twin» фирмы «Elscint Со». Дальнейшим большим прорывом в улучшении интерпретации существующих методов лучевой диагностики в последние десятилетия XX в. и начала нового XXI столетия стало применение компьютерных технологий для обработки получаемых данных визуализации. Современные компьютерные томографы за счет использования нескольких рядов детекторов позволяют за более короткое время получить изображение тела человека и объемный виртуальный образ патологического процесса (3D-модели, от англ. 3 Dimensions – три измерения) за счет программ трехмерной компьютерной графики. Не каждый человек сможет мысленно представить и воспроизвести объемную 3D-модель предмета из полученных его изображений в 2D-формате. Но, если этот человек – врач, присутствие такого качества воображения в разы важнее для сферы его деятельности, если этот врач еще и хирург, отсутствие такого свойства ума не позволит ему получить положительный результат планируемого оперативного вмешательства. Современные компьютерные технологии смогут решить эту проблему с легкостью.

Для выполнения 3D-моделирования и реконструкции в медицинских целях используется более 70 компьютерных программ. Основным протоколом для передачи цифровой информации, полученной при визуализации, в медицине служит формат «Dicom» (the digital imaging and communications in medicine). Протокол был разработан и стал использоваться в здравоохранении с 1993 г. [1]. Формат «Dicom» применяется для захвата, обмена и архивирования данных изображений в системах хранения данных и системах связи между пользователями.

Часть программного обеспечения находится в свободном доступе в Интернете и не требует приобретения лицензии для использования. Самыми известными доступными 3D-редакторами являются программы «OsiriX», «MicroView», «MIPAV» и др. [2]. Самое большое применение 3D-моделирования патологического процесса из отраслей медицины принадлежит ортопедии, стоматологии, пластической хирургии. В этих медицинских сферах моделируемые области в большей степени статичны, не подвержены большим смещениям в ходе визуализации за счет работы дыхательной и сердечно-сосудистой систем. И на стадии становления визуализирующих методов обследования мультиспиральной компьютерной (МСКТ) и магнито-резонансной томографии (МРТ) не было больших сложностей в преобразовании получаемых данных в формате 3D. По мере совершенствования компьютерного моделирования и получения положительных результатов от его использования методику компьютерного моделирования стали применять и врачи других специальностей.

Применительно к урологии первый опыт использования в мире 3D-моделирования в лечении больных относится к началу 2000-х гг. Первым мировым сообщением является работа Coll et al. (2000), которые привели данные об использовании 3D-моделирования в отношении 60 больных с опухолью почки в предоперационном периоде при планировании ее резекции. Построение 3D-моделей было произведено после выполненной МСКТ на стандартном программном обеспечении томографа (Silicon Graphics) [3]. В большин...

Е.С. Сирота, А.В. Проскура, Ю.Г. Аляев