IT как скальпель: в Федеральном центре нейрохирургии врачи готовятся к операции на 3D-модели мозга пациента

Современные информационные технологии позволяют нейрохирургу не просто составить план будущей операции, опираясь на снимки КТ или МРТ, но и несколько раз сымитировать вмешательство на 3D-модели, которая имеет практически стопроцентную анатомическую достоверность с головным мозгом конкретного пациента. Это позволяет врачу определиться с мельчайшими нюансами предстоящей операции. И к операционному столу он подходит максимально подготовленным.

В Федеральном центре нейрохирургии (ФЦН) Тюмени информационные технологии стали таким же важным медицинским инструментом, как, например, скальпель. Активное участие в предоперационной подготовке принимает инженер по 3D-моделированию и прототипированию лаборатории нейрохирургического прототипирования Александр Николаевич Зырянов.

— Для чего нейрохирургам 3D-модели?
— В настоящее время технологии 3D-моделирования и 3D-печати стали активными помощниками в медицине. Трехмерные модели уже используются в стоматологии, протезировании, хирургии и т.п. Нейрохирургия – не исключение.

Огромную роль использование 3D-технологий играет при предоперационном планировании, особенно когда к нам поступает очень сложный пациент, от которого отказались не только клиники России, но и ведущие зарубежные медицинские организации. Сложность таких операций – в рисках. 3D-модель позволяет их минимизировать.

На основе снимков КТ и МРТ с помощью специализированного программного обеспечения мы сначала создаем анатомически достоверную модель структур головного или спинного мозга, собираем видеозапись, позволяющую рассмотреть орган со всех сторон. Программа позволяет отдельно посмотреть кожу, кости черепа, мозг со всеми извилинами, желудочками и анатомическими особенностями, можно увидеть, где и какие сосуды проходят... По этой картинке врач может найти для себя наиболее удобный доступ к патологии, отметить критичное расположение сосудов, чтобы быть более осторожным... Более того, визуальную модель можно вывести на большой монитор и во время самой операции — это точная копия мозга пациента, лежащего на столе.

При очень сложных случаях мы идем дальше: с помощью принтеров, которыми оснащена наша лаборатория, мы распечатываем эти модели, в том числе основание черепа, костную структуру, саму опухоль или аневризму, чтобы было видно, как она расположена. Мы можем распечатать полностью череп, в том числе череп под заливку «мозга», и получить анатомически верный мозг конкретного пациента.

Таким образом, пока пациент поступает к нам в центр и проходит необходимое обследование, мы берем его снимки КТ и МРТ и создаем 3D-модель, затем ее печатаем, потом делаем силиконовые дополнения (мозг, кожа, сосуды). И перед операцией у хирурга – полная картина. Он может проверить себя, проверить на эффективность свой план операции, в конце
концов, потренироваться.

Обращаю особое внимание на то, что сосуды и кости, например, имеют те же самые свойства, что у живого человека, то есть врач может пропилить отверстия, чтобы посмотреть, как можно обеспечить доступ к паталогическому очагу, отодвинуть тот или иной нерв или сосуд. То есть это фактически имитация предстоящей операции.

— Приведите, пожалуйста, какой-нибудь пример из практики.
— Некоторое время назад к нам поступила девушка-подросток с большой аневризмой, от нее отказались ведущие клиники. Между тем она не могла вставать и передвигаться. Базилярная артерия увеличилась в 4-5 раз и давила на ствол головного мозга. Сложность этого клинического случая заключалась в сложном доступе в центре головы и размерах патологии.

Врачи нашего центра, в том числе и Альберт Акрамович, очень долго и много думали над этой операцией. Пациентка приезжала к нам несколько раз. В конце концов, мы полностью напечатали основание черепа, в том числе и эту базилярную артерию с особенностями ее расположения... У нас была физическая модель головного мозга пациента, она очень сильно помогла хирургам. Операция прошла успешно. Врачам нашего центра удалось спасти человека.

— В каких еще случаях нужны 3D-технологии?
— Для учебных целей: модели, которые помогали врачам в сложных клинических случаях, служат в качестве тренировочных для ординаторов и других медиков, которые могут оттачивать свои навыки в нашей лаборатории, где есть мини-операционные, полностью повторяющие настоящие рабочие операционные. Мы печатали и позвонки: для мастер-классов специалистов
высокого уровня, которые приезжают к нам для обучения врачей в рамках международных конференций. Кроме того, в нашем центре проводится краниопластика – хирургическая
операция по устранению косметологических дефектов черепа с помощью титановых пластин и хирургического гипса. Обычно операция представляет собой процедуру, во время которой врач берет титановую пластину и практически выкраивает из нее нужную форму, каждый раз примеряя к черепу пациента. И только затем крепит винтами к костным структурам.

Что меняет в этом 3D-модель?
Мы еще до операции распечатываем модель черепа с дефектом, и врач может у себя в кабинете, никуда не торопясь, по этому шаблону выкроить необходимую форму, подогнать под нужные размеры и отдать ее на стерилизацию. На самой операции ему останется только прикрепить пластину. Использование модели позволяет сократить время проведения вмешательства, пациент не так долго находится под наркозом.

Большой запрос на изготовление модели черепа при краниопластике у младенцев. Для маленьких пациентов крайне важно минимизировать время операций. Поэтому в настоящее время мы разрабатываем программное обеспечение, с помощью которого можно будет изготовить трафарет илишаблон, используя который врач сможет выравнивать череп (срезать и
убирать лишнюю костную структуру, сшивать ее части и собирать в анатомически правильную форму) с меньшими временными и прочими затратами. Сейчас эта операция проводится при открытом мозге.

— Александр Николаевич, в чем особенность подготовки 3D-модели?
— Специфика заключается в совместной работе инженеров и хирургов, мини-команда включает двух инженеров и нейрохирурга. Мы получаем техническое задание от врачей и вместе создаем визуальную 3D-модель и прототип. Инженер быстро и качественно преобразует снимки, нейрохирург — проверяет анатомические особенности строения модели. Мы постоянно
учимся друг у друга, чтобы работать более продуктивно.

— Как вы уже говорили, 3D-моделирование активно используется в медицине. В чем особенность применения этого подхода в Федеральном центре нейрохирургии?
— Уникальность нашего подхода благодаря главному врачу Альберту Акрамовичу заключатся в создании системы, в комплексном применении информационных технологий. Во-первых, мы располагаем мощным компьютерным оборудованием и различными типами 3D-принтеров. Во-вторых, работаем с новейшими материалами: силиконом, хирургическим гипсом, литьевыми пластиками и т.п. В-третьих, мы применяем и 3D-моделирование, и 3D-печать.

— Новые технологии требуют новых кадров. Как у вас с кадровым обеспечением?

— Наша лаборатория обеспечена кадрами. Но у нас есть свои помощники – это ребята из физико-математической школы, с которыми мы сотрудничаем в рамках проекта «Жизнь в ясном сознании». Ученики школы – гениальные ребята, у которых горят глаза и множество интересных идей. Нам удалось увлечь их своими задачами. Вместе мы работаем над электроникой,
программированием, в том числе создаем симуляционные тренажеры, спорим, обсуждаем новые идеи и решения. Они работают с силиконом, учатся заливать формы, создавать кожу. Уверен, все наши начинания в будущем можно развить в качественные и полезные устройства. Уже сейчас вместе с ребятами школы мы реализуем проект по печати модели
черепов.

Очень высокое качество и правильное свойство материала этих моделей обеспечивается благодаря современному принтеру. Я уже говорил: модели и прототипы используются и в процессе предоперационного планирования, и для обучения. Вместе мы работаем ради здоровья человека!

— Не пугает ли школьников специфика центра?

— Нет! Наш центр довольно часто проводит экскурсии для тюменских школьников, в ходе которых мы им показываем лаборатории и рассказываем о специфике центра, в том числе
предлагаем видео с операционных, на которых видно, как открывается череп, виден мозг, его сосуды и т.д. Их всегда впечатляет эта картина. Никто в обморок не падает. Мы надеемся, это поможет им сориентироваться в мире профессий. Главное — они наглядно видят, как информационные технологии используются в нейрохирургии.

— Александр Николаевич, ваше видение человека изменилось после прихода в центр?
— Интересный вопрос. Я тружусь в центре полтора года. До этого работал инженером по ремонту медицинского оборудования, моя деятельность была связана с электроникой, я ремонтировал и обслуживал сложную медицинскую технику (аппараты МРТ, КТ и другие). И вот на нынешней работе мне потребовалось присутствовать на операции. Я переживал: вдруг
станет плохо, упаду в обморок, ведь это открытый мозг, кровь... Но как только началась операция, я стал смотреть на пациента как инженер.

По сути, человек – это очень сложный инженерный механизм, он сбалансирован. Его болезнь, патология – просто сбой, который необходимо починить. С этой точки зрения очень интересно смотреть на устройство человека, любопытно узнавать, как все устроено и функционирует. Словом, я понял, что мне это очень интересно, и я на своем месте!

— Что вам больше всего нравится в вашей работе сейчас?

— Новые задачи. Мы не стоим на месте и не печатаем одно и то же. Постоянно генерируются новые идеи, происходит непрекращающийся мозговой штурм. С каждым днем мы добиваемся большей достоверности наших моделей.

Автор: Валерия Абилькенова