Система компьютерного анализа клинико-диагностических данных для планирования оптимального хирургического вмешательства у новорожденных с пороками развития легких

Цель исследования. Разработка и оценка эффективности применения системы компьютерного анализа клинико-диагностических данных для предоперационной подготовки и выбора оптимального способа хирургического лечения детей с врожденными пороками развития легких.
Материал и методы. Ретроспективный и проспективный анализ клинических и инструментальных данных новорождённых пациентов с бронхолегочной секвестрацией (БЛС) и/или кистозно-аденоматозной мальформацией легких (КАМЛ) за период с 1 января 2012 по 31 июня 2018 года, всего 144 пациента. Выполнена сегментация диагностических изображений формата DICOM органов грудной клетки с созданием трёхмерной модели с оценкой влияния на длительность операции при пороках легкого у новорожденных.
Результаты. Стандартизация и компьютерный анализ клинико-диагностической информации позволил оптимизировать этап подготовки хирурга к проведению эндоскопической операции и значительно сократить длительность хирургического вмешательства.
Заключение. Структурированные визуальные диагностические, клинические и фенотипические признаки, включённые в состав библиотек компьютерной экспертной системы (нейронной сети), являются основой для последующего создания модели данных с широким спектром практического применения.

В настоящее время уровень развития детской хирургии предполагает использование новых технических решений для визуализации пораженных органов пациента, а также детальной оценки характера патологических изменений, обуславливающих течение и прогноз заболевания. Комплексная оценка этих данных приобретает особое значение на этапе планирования и в процессе проведения хирургических вмешательств у новорожденных детей. Современная неонатальная хирургия стремится к проведению минимально инвазивных оперативных вмешательств для коррекции врожденных пороков развития. Предпочтение отдается эндоскопическим хирургическим доступам, которые доказали свою эффективность. Однако они технически сложны и сопровождаются повышенными интраоперационными рисками [1–3]. Современные методы исследования и технологии обработки визуальной информации, включающие компьютерную графику, служат основой для решения технической задачи автоматизированного сопровождения работы хирурга в естественной среде и условиях дополненной реальности [4].

Врожденные пороки развития легких (бронхолегочная секвестрация (БЛС) и кистозно-аденоматозная мальформация легкого (КАМЛ)) встречаются с частотой от 1:8000 до 1:35000 живорожденных детей и характеризуются наличием разного размера участков ткани аномального кистозного строения, полноценно не участвующих в дыхании и газообмене, что сопровождается высоким риском дыхательной недостаточности и инфекционных осложнений [1–3]. Особенностью БЛС является отсутствие прямой связи с бронхами и аномальное кровоснабжение секвестра по сосудам из большого круга кровообращения. Патологический участок ткани может быть расположен отдельно от здорового легкого или быть его частью. КАМЛ является частью легкого и, как правило, ограничена одной из долей, связана с трахео-бронхиальным деревом.

Наиболее информативным диагностическим методом визуализации данных пороков развития легких является мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ). Для лучшей оценки структуры ткани легкого, а также реконструкции сосудистой сети и обнаружения аномальных питающих сосудов из бассейна аорты используется внутривенное контрастирование препаратами йопромида [1–3]. Радикальный метод лечения БЛС и КАМЛ – хирургическое вмешательство по удалению аномальных участков легкого, которое сопряжено с повышенным риском осложнений на этапах поиска, мобилизации и перевязки одного или нескольких крупных аномальных сосудов, по диаметру не уступающих артериям почек и селезенки. В лечении врожденной КАМЛ рекомендованным и признанным объемом хирургической помощи является лобэктомия пораженной доли [1–3]. Как правило, доступ к сосудистым и бронхиальным элементам корня доли легкого осуществляется по междолевой борозде, однако в части случаев эта борозда не выражена, либо отсутствует совсем, что в комбинации с аномальным рассыпным типом кровоснабжения порочной части легкого составляет трудности хирургической коррекции порока. Опыт разработки интеллектуальных систем для клинического применения показал их эффективность в принятии сложных многокомпонентных решений в фармакологии и спортивной медицине [5, 6]. Создание системы анализа и сегментации диагностической информации, необходимой для преобразования серии DICOM-изображений в трехмерную модель пораженного органа на предоперационном этапе, является ключевым этапом разработки эффективного интраоперационного комплекса навигации в неонатальной хирургии.

Цель работы: разработка и оценка эффективности применения системы компьютерного анализа клинико-диагностических данных на основе стандартизации сбора информации, систематизации результатов лабораторных и инструментальных исследований, сегментации трехмерных изображений органов грудной клетки для предоперационной подготовки и выбора оптимального способа хирургического лечения детей с врожденными пороками развития легких.

Материал и методы исследования

Работа выполнена на базе отделения хирургии новорожденных Отдела неонатологии и педиатрии НМИЦ «АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России (далее Центр) и включала следующие этапы:

• ретроспективный анализ первичной медицинской документации ...

Дорофеева Е.И., Подуровская Ю.Л., Туманова У.Н., Немковский Г.Б., Балашов И.С., Прохин А.В., Быченко В.Г., Дегтярев Д.Н.