Применение 3D-мягких печатных моделей почки для лечения больных локализованным раком почки (пилотное исследование)

22.12.2017
264

Первый МГМУ им. И. М. Сеченова (Сеченовский Университет), НИИ уронефрологии и репродуктивного здоровья человека, Москва, Россия

Цель: оценить возможность применения 3D-печати в урологии для лечения пациентов
локализованным раком почки.
Материалы и методы. В исследование вошли 5 пациентов с локализованным раком почки, находившихся на лечении в клинике урологии Первого МГМУ им. И. М. Сеченова с января 2016 по апрель 2017 г. Наряду со стандартным обследованием пациентам была выполнена мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ), на основании данных которой с помощью 3D-моделирования и 3D-печати были изготовлены индивидуальные 3D-печатные модели почки с опухолью. Для оценки эффективности использования 3D-печатных моделей было проведено двухэтапное предоперационное планирование с анкетированием 5 хирургов (анкета состояла из 4 вопросов и вариантов ответов). На первом этапе планирование операций осуществлялось по данным МСКТ больных. На втором к имеющимся данным были предоставлены индивидуальные 3D-модели почки с опухолью. В каждом наблюдении хирургами был проведен предоперационный тренинг на мягких 3D-печатных моделях почки с опухолью. После предоперационного тренинга больным были выполнены лапароскопические резекции почки с опухолью.
Результаты. По результатам анкетирования, каждый из участвовавших хирургов хотя бы
1 раз изменил свою хирургическую тактику лечения на основании данных, полученных с помощью 3D-печатных моделей почки с опухолью.
Выполнение предоперационного тренинга с использованием 3D-печатных моделей почки оказалось эффективным.
Всем пациентам были проведены эндоскопические пособия лапароскопическим доступом одним хирургом с большим опытом выполнения данного вида оперативных вмешательств. Среднее время оперативных пособий составило 187 мин. Все пособия выполнены с перекрытием основной почечной артерии. Среднее время тепловой ишемии составило 19,5 мин., средний объем кровопотери – 170 мл. Конверсий в открытые пособия и органоуносящих вмешательств не было. Послеоперационных осложнений и летальных исходов не наблюдалось. Все хирургические края были отрицательными. В четырех наблюдениях морфологически верифицирован почечно-клеточный рак, у одной больной верифицирована онкоцитома.
Заключение. В исследовании продемонстрирована перспективность использования 3D-печати для дооперационного планирования и исполнения операций, позволяющего создать высокоточную трехмерную мягкую физическую модель с локализованным раком почки конкретно каждого пациента.

Введение. Во всем мире в структуре всех злокачественных онкологических заболеваний с частотой 2,4% почечно-клеточный рак (ПКР) занимает 12-е место. Ежегодно данная патология приводит к смерти около 140 тыс. пациентов [1]. Только в Российской Федерации с 2010 по 2014 г. зарегистрировано около 100 тыс. новых случаев. Ежегодный прирост заболеваемости составляет около 3–4% [2].

В связи с развитием и совершенствованием методов лучевой диагностики в последнее время ПКР все чаще выявляется на ранних стадиях, как правило Т1 [3–5]. В 50% случаев это является «случайной» находкой при УЗИ или мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ), магнитно-резонансной томографии (МРТ) [6]. Особенность опухолевого процесса в почке при стадии Т1–Т2 состоит в стертой клинической картине, зачастую имеет место бессимптомное течение [7].

На протяжении десятилетий «золотым» стандартом в лечении рака почки стадии Т1–Т2 считалась радикальная нефрэктомия. Однако в ходе проведенных в последнее время исследований установлено, что продолжительность жизни больных, подвергшихся органосохраняющему оперативному вмешательству при малых размерах опухоли (до 4 см), гораздо выше за счет снижения риска развития сердечно-сосудистых заболеваний [8, 9]. Понимание важности сохранения большего объема функционирующей почечной ткани, а также последующее появление минимально инвазивных методик лечения существенно сократили показания к полному удалению почки [10].

С момента первого сообщения Clayman в 1991 г. о применении лапароскопического доступа для лечения рака почки его стали широко использовать при хирургическом лечении данной категории больных [11]. В настоящее время все чаще проводятся высокотехнологичные оперативные пособия в объеме лапароскопических и робот-ассистированных операций.

Выбор в пользу минимально инвазивных лапароскопических и робот-ассистированных подходов при решении вопроса об органосберегающих операциях на почке обеспечивает скорейшее выздоровление пациентов и сокращение сроков госпитализации, при этом позволяя соблюдать принципы онкологической абластичности и эффективности [12].

В настоящее время помимо стандартных УЗИ, МСКТ и МРТ как методов предоперационного обследования широкое распространение получает 3D-моделирование – техника, позволяющая получать объемное, информативное изображение патологического процесса [13]. Данный метод существенно расширил границы применения лучевых методов исследования, хотя и он – всего лишь графическое представление той или иной области.

Эволюция так называемых аддитивных методов производства способствовала внедрению в медицину 3D-печати – современной технологии, позволяющей на дооперационном этапе получать объемную модель органа.

Как известно, любой опухолевый процесс уникален. Местоположение, глубина и ориентация опухоли по отношению к чашечно-лоханочной системе (ЧЛС), артериям и венам широко вариабельны, поэтому неоспоримое достоинство 3D-печати – это возможность создания строго индивидуальных для каждого пациента 3D-моделей, являющихся точной копией срезов его двухмерного снимка, полученного с помощью лучевых методов исследования (МСКТ или МРТ).

Особенно интересен этот метод при опухолях почки стадии T1–T2, так как, согласно рекомендациям Американской и Европейской ассоциаций урологов, операцией выбора в подобных случаях является резекция почки [14, 15].

На сегодняшний день в мире исследований, посвященных применению 3D-печати, немного, а в России подобных исследований не проводилось.

Цель исследования: оценить возможность применения 3D-печати в урологии для лечения пациентов с локализованным раком почки.

Материалы и методы. В исследование вошли 5 пациентов, у которых по результатам предоперационных лучевых исследований (УЗИ) были диагностированы новообразования почки. Эти больные находились на лечении в клинике урологии Первого МГМУ им. И. М. Сеченова с января 2016 по апрель 2017 г. На дооперационном этапе каждому пациенту была проведена МСКТ с контрастным усилением на аппарате Toshiba Aquilion One 640 (Япония; рис. 1). Положение пациента – лежа на спине. Параметры съемки: режим исследования спиральный, толщина среза – 0,5 мм, напряжение – 120 кВ, сила тока – 80 мА, скорость вращения трубки – 0,5 с, зона исследования: от купола диафрагмы до лобкового сочленения; внутривенное контрастирование: контрастный препарат «Ультравист-370» – 80–90 мл, скорость введения – 3,5–4 мл в 1 с. Получена информация обо всех четырех фазах исследования почек.

Следующий этап – получение виртуальных 3D-моделей (рис. 2). Для получения трехмерных объектов мы использовали программу Amira компании VSG версии 5.4.5 (лицензия ASTND.44644), которая обрабатывает данные МСКТ, полученные в формате DICOM (...

Список литературы

1. Ferlay J., Soerjomataram I., Ervik M., Dikshit R., Eser S., Mathers C., Rebelo M., Parkin D.M., Forman D., Bray, F. GLOBOCAN 2012 v1.1, Cancer Incidence and Mortality Worldwide: IARC CancerBase No. 11

2. Kaprin A.D., Starinskii V.V., Petrova G.V. Malignant new growths in Russia in 2015 (incidence and mortality). M., Moscow Research Oncology Institute of P.A. Herzen of the Russian Ministry of Health. 250 p.

3. Patard J.J., Rodriguez A., Rioux-Leclercq N., Guillé F., Lobel B. Prognostic significance of the mode of detection in renal tumours. BJU Int. 2002;90:358–363.

4. Kato M., Suzuki T., Suzuki Y., Terasawa Y., Sasano H., Arai Y. Natural history of small renal cell carcinoma: evaluation of growth rate, histological grade, cell proliferation and apoptosis. J Urol. 2004;172:863–866.

5. Tsui K.H., Shvarts O., Smith R.B., Figlin R., de Kernion J.B., Belldegrun A. Renal cell carcinoma: prognostic significance of incidentally detected tumors. J Urol, 2000;163:426–430.

6. Novara G., Ficarra V., Antonelli A., Artibani W., Bertini R., Carini M., Cosciani Cunico S., Imbimbo C., Longo N., Martignoni G., Martorana G., Minervini A., Mirone V., Montorsi F., Schiavina R., Simeone C., Serni S., Simonato A., Siracusano S., Volpe A., Carmignani G. SATURN Project-LUNA Foundation. Validation of the 2009 TNM version in a large multiinstitutional cohort of patients treated for renal cell carcinoma: Are further improvements needed? Eur Urol. 2010;58:588–595.

7. Jayson M., Sanders H. Increased incidence of serendipitously discovered renal cell carcinoma. Urology. 1998;51(2):203–205.

8. Thompson R.H., Boorjian S.A., Lohse C.M., Leibovich B.C., Kwon E.D., Cheville J.C., Blute M.L. Radical Nephrectomy for pT1a Renal Masses May be Associated with Decreased Overall Survival Compared with Partial Nephrectomy. J Urol. 2008;179(2):468–471.

9. Huang W.C., Elkin E.B., Levey A.S., Jang T.L., Russo P. Partial nephrectomy versus radical nephrectomy in patients with small renal tumors is there a difference in mortality and cardiovascular outcomes? J Urol. 2009;181:56–61.

10. Campbell S.C., Novick A.C., Belldegrun A., Blute M.L., Chow G.K., Derweesh I.H., Faraday M.M., Kaouk J.H., Leveillee R.J., Matin S.F., Russo P., Uzzo R.G. Guideline for management of the clinical T1 renal mass. J Urol. 2009;182(4):1271–1279.

11. Clayman R.V., Kavoussi L.R., Soper N.J., Dierks S.M., Meretyk S., Darcy M.D., Roemer F.D., Pingleton E.D., Thomson P.G., Long S.R. Laparoscopic nephrectomy: initial case report. J Urol. 1991;146(2):278–282.

12. Gong E.M., Orvieto M.A., Zorn K.C., Lucioni A., Steinberg G.D., Shalhav A.L. Comparison of laparoscopic and open partial nephrectomy in clinical T1a renal tumors. J Endourol. 2008;22:953–957.

13. Lane B.R., Gill I.S. 7-year oncological outcomes after laparoscopic and open partial nephrectomy. J Urol 2010;183:473–479.

14. Glybochko P.V., Aljaev Ju.G., Bezrukov E.A., Sirota E.S., Proskura A.V. 3d-technologies as a core element of planning and implementation of virtual and actual renal surgery. Urologiia. 2015;4:117–120. Russian (Глыбочко П.В., Аляев Ю.Г., Безруков Е.А., Сирота Е.С., Проскура А.В. 3D-технологии как основной элемент планирования, а также виртуального и реального осуществления оперативного пособия на почке. Урология. 2015;4:117–120).

15. AUA guidelines. Algorithms for management of clinical T1 renal mass.

16. EAU oncology guidelines. Renal cell carcinoma.

17. Silberstein J.L., Maddox M.M., Dorsey P., Feibus A., Thomas R., Lee B.R. Physical models of renal malignancies using standard cross-sectional imaging and 3-dimensional printers: a pilot study. Urology. 2014;84(2):268–272.

18. Maddox M.M., Feibus A., Liu J., Wang J., Thomas R., Silberstein J.L. 3D-printed soft-tissue physical models of renal malignancies for individualized surgical simulation: a feasibility study. J Robot Surg. 2017.

Об авторах / Для корреспонденции

А в т о р д л я с в я з и: Е. С. Сирота – к.м.н., старший научный сотрудник НИИ уронефрологии и репродуктивного
здоровья человека, зав. опер. блоком клиники урологии Первого МГМУ им. И. М. Сеченова
(Сеченовский Университет), Москва, Россия; e-mail: essirota@mail.ru

Полный текст публикаций доступен только подписчикам

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь