ТЕХНОЛОГІЇ ТРИВИМІРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ РЕГІОНАРНОЇ АНЕСТЕЗІЇ ПІД УЛЬТРАЗВУКОВИМ КОНТРОЛЕМ
1Абдуллаєв Р.Я., 2Бубнов Р.В.
1Харківська медична академія післядипломної освіти
2Клінічна лікарня "Феофанія" Державного управління справами.
Вступ. Більшість процесів в сучасній медицині приймають цифровий формат. Отримання цифрового формату (дігіталізація) є відправною точкою для вимірювання. Тривимірні зображення можуть вважатися максимально інформативними візуальними моделями досліджуваних об′єктів. Найбільш перспективним можна вважати застосування даних тривимірного дослідження в інтраопераційній навігації та комп'ютерному моделюванні інвазивних маніпуляцій. Більшість ускладнень з хірургічних маніпуляцій частіше пов'язано з дефектом прямого доступу, а не з самим втручанням на об'єкті. Рішення саме задач оптимізації доступу є найбільш ефективним способом якісного поліпшення передопераційної діагностики та підвищення точності хірургічних маніпуляцій. Досі залишається невивченою тема тривимірного моделювання периферичних нервів для проведення регіонарної анестезії. Тільки CASH C J C та співавт. провели ультразвукове просторове відображення плечового сплетення, де в якості орієнтирів використовували скани підключичної артерії і першого ребра [1]. Є повідомлення про віртуальне моделювання регіонарної анестезії на підставі нарисованих тривимірних моделей і даних МРТ [2].
Матеріали і методи. Обстежено 31 доброволець, у тому числі 18 жінок, 13 чоловіків (середній вік 34 роки, діапазон 21-56 років). Обстеження проводили за допомогою портативного ультразвукового апарату Sonosite M-Turbo з використанням мультичастотному лінійного і конвексного датчиків, а також на апаратах Hitachi HV900 з функцією соноеластографії із застосуванням лінійних і конвексних датчиків. Оцінювали ультразвукові параметри нервів нижніх кінцівок. Були отримані ультрасонографічні дані ділянки проведення основних блоків - пахової ділянки (стегновий блок) і ділянки стегна (блок сідничного нерва). Використовували програмне забезпечення для тривимірного моделювання різного напрямку - на обробку даних УЗ, комп'ютерної томмографії (КТ), магнітно-резонансної томмографії (МРТ), фото-, ендоскопічних зображень і т.д.) з їх подальшою інтеграцією в єдине реалістичну віртуальне середовище і подальшої анімацією за власним методом [1]. Для обробки даних, реєстрації та сегментації УЗД даних використовували спеціальні програми, як Mimics 13, 3D doctor та ін. Текстурна сегментація ультрасонограм. Найбільш складним з методологічної точки зору в тривимірної ультразвукової діагностики є проблема автоматизованої текстурної сегментації ультрасонограмах. Саме коректністю виділення на ультразвуковому зображенні експертно значимих зон визначається загальна придатність тривимірних діагностичних даних. У той же час результати автоматизованої сегментації ультразвукових зображень є дуже незначними і, можливо, недостатніми для побудови повноцінних векторно-об'єктних тривимірних сцен. Застосування "ручної" експертної сегментації для отримання таких об'єктів може дати прийнятні результати, якщо її метою є, наприклад, виділення одного об'єкта (рис.1), а число двомірних перерізів відносно невелике.
А Б
Рис. 1 (А,Б) - Тривимірне моделювання стегнового нерва. А, Б - багатоплощинне сегментування УЗ сканів.
Результати. Були створені тривимірні моделі стегнового нерва, артерії вени, їх гілок, м'язів, фасцій і інших частин тіла на підставі ультразвукових даних. У середньому отримано 436 зрізів для моделювання стегнового нерва та 523 - для сідничного. Моделі шкіри, деяких м'язів були отримані за допомогою фотограмметрії та обробки КТ та МРТ даних. Моделі інструментів створили на підставі фотограмметрії. Моделі об'єднані в єдиному тривимірному середовищі. Провели дослідження синтопії на основі створених моделей (рис. 2,3).
A Б В
Рис. 2. А. - Схема топографічного розташування латеральної огинаючої артерії стегна (LCFA). Зображені стегновий нерв (FN) стегнова артерія FA) пупартова зв'язка (IL) пахова складка (IC), стегнова вена (FV) глибока артерія стегна (PFA). Б. - Тривимірне моделювання судинних структур при виконанні стегнового блоку. В - типове положення латеральної огинаючої артерії стегна на рівні поділу стегнової артерії на поверхневу і глибоку гілки, розташованої дорзальніше стегнового нерва, щільно прилягаючи до нього.
Рис. 3. Візуалізація розташування нерва, судин і фасціальних листків на інтегрованій моделі з даних УЗД та КТ.
Висновок. Виготовлення віртуальних тривимірних моделей ефективно для вивчення індивідуальної анатомії і для різних анатомічних ділянках при передманіпуляційному плануванні конкретних клінічних ситуацій, а також для створення для навчання та впровадження нових інтервенційних методик, зокрема, регіонарної анестезії по УЗД контролем.
Література
1. CASH C J C, SARDESAI M, BERMAN L H, M J HERRICK et al. Spatial mapping of the brachial plexus using three-dimensional ultrasound The British Journal of Radiology, 78 (2005), p. 1086–1094.
2. Grottke, A. Ntouba, S. Ullrich, W. Liao et al. Virtual reality-based simulator for training in regional anaesthesia British Journal of Anaesthesia 103 (4): 594–600 (2009).
3. Патент U2011 00988 Україна. Спосіб інтегрованого тривимірного моделювання біомедичних об′єктів / Бубнов Р.В. (вх. 775247, 31.01.2011).