Способ проекционной разметки хирургического доступа в нейрохирургии

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии, и может быть использовано для улучшения результатов лечения при проведении хирургических вмешательств на головном мозге, сокращения времени хирургического вмешательства. Предложенный способ включает получение объемного изображения головы, включая головной мозг, при помощи средств медицинской визуализации, загрузку этого изображения в компьютер с имеющейся программой обработки изображений, построение объемной 3D модели головы пациента. Подготовительный этап навигации выполняют вне операционной без участия пациента, создают цифровой файл с изображением выбранной проекции, переносят его в устройство для машинного считывания, цветовыми маркерами в этом изображении выделяют образования головного мозга и анатомические ориентиры головы; в операционной фиксируют проектор на кронштейне и проецируют изображение на голову пациента, совмещая основные анатомические ориентиры таким образом, чтобы соблюсти пропорцию и анатомическую корректность путем плавной юстировки положения проектора, выполняют на коже головы разметку доступа контрастным маркером в соответствии с проекцией. Изобретение обеспечивает повышение качества жизни пациента, снижает вероятность инфекционных осложнений. 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии, и может быть использовано для улучшения результатов лечения при проведении хирургических вмешательств на головном мозге, сокращения времени хирургического вмешательства.

Оперативное вмешательство на центральной нервной системе (ЦНС), и в особенности на головном мозге, представляет собой действие изначально высокого риска, так как выполняется на органе, регулирующем функции организма в целом и обеспечивающем психическую деятельность человека [А.И. Гайворонский, Е.Н. Кондаков, Д.В. Свистов, Д.А. Гуляев Оперативные доступы в нейрохирургии Том I. Голова. Руководство для врачей. Под редакцией академика РАН Б.В. Гайдара].

Обычно планирование хирургического вмешательства предполагает изучение хирургом данных нейровизуализации (MPT, КТ) и экстраполяцию этой информации на поверхность головы пациента в соответствии с виртуальным хирургическим планом. Такой метод подвержен серьезным ошибкам, связанным с опытом хирурга, анатомическими особенностями пациента и особенностями объемного восприятия конкретного хирурга.

Существует способ проецирования изображения на поверхности реальных объектов [пат. RU 2667346 от 2018.09.18]. Он включает создание гобо на дихроичном стекле из основного шаблона с изображением, установкой гобо с изображением в гобо проектор, определение зоны проекции, определение установки места гобо проектора, определение используемого типа оптики гобо проектора, исходя из места установки по отношению к зоне проекции, монтирование крепления гобо проектора на месте установки, калибровку проектора калибровочным гобо, направление гобо проектора на зону проекции, настройку фокусировки гобо проектора. После выставление значения угла раскрытия и фокуса производят измерение расстояния от гобо проектора до крайних точек проекции, записывают данные установленных значений угла раскрытия, фокуса, расстояний до крайних точек проекции и направлений крепления по осям, фотографируют проекции калибровочного гобо, производят расчет искажения проекции по данным об угле раскрытия и расстоянии до крайних точек проекции, создают первичный шаблон в графическом редакторе.

Недостатки методики сложна в использовании, практически не пригодна для медицинских целей, например, в хирургии.

В последнее время в медицине активно используют системы электромагнитной навигации, например, Medtronic Stealth Station 7, США или «Fiagon GmbH», Германия [найдено в интернет www.medtronic.com, www.fiagon.com]. Данный метод основан на том, что генератор создает вокруг головы пациента электромагнитное поле, являющееся системой координат, в котором находятся референс и хирургический инструмент, оснащенный встроенным электромагнитным сенсором, либо на котором фиксирован специальный адаптер. Однако, стоимость данной аппаратуры превышает тридцать миллионов рублей и не доступно большинству клиник, особенно в отдаленных от Федеральных центров субъектах. К тому же настройка данных систем занимает время и увеличивает продолжительность нахождения пациента под общей анестезией, поскольку настройку системы выполняют, когда пациент уже находится под наркозом. Также навигационная система не может использоваться у пациентов с электронными устройствами, соединенными с мозгом или нервной системой и у пациентов с водителями ритма.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение повышение фармакоэкономической эффективности технологии хирургического вмешательства на головном мозге, повышение простоты и доступности использования технологии навигации в предоперационной подготовке, повышение качества жизни пациента. Важным компонентом является импортозамещение дорогостоящей электромагнитной навигации.

Технический результат достигают следующим образом. В период подготовки к операции, вне операционной, проводят загрузку изображения головного мозга с использованием медицинского отраслевого стандарта создания, хранения, передачи и визуализации цифровых медицинских изображений и документов обследованных пациентов (Digital Imaging and Communications in Medicine -DICOM), полученного при помощи средств визуализации, например, MPT, КТ (фиг. 1) в компьютер с имеющейся программой обработки изображений и производят построение объемной 3D модели головы пациента, например, при помощи OsiriX (фиг. 2).

Приложение OsiriX известно и широкодоступно. Его используют для обработки изображений DICOM, производимых, например, оборудованием для аппаратов MPT, КТ, ПЭТ, ПЭТ-КТ и других

Приложение OsiriX дополняет существующие средства просмотра, в частности средства просмотра ядерной медицины, полностью соответствует стандарту DICOM для передачи изображений и форматов файлов изображений [Журнал цифровой визуализации: OsiriX: программное обеспечение с открытым исходным кодом для навигации по многомерным изображениям DICOM: http://www.osirix-viewer.com/UserManualIntroduction.pdf].

Затем проводят построение разметки предполагаемого доступа на поверхности объемной модели головы конкретного пациента в соответствии с планом операции. Проводят выбор удобной проекции 3D модели, обеспечивающей узнаваемые ориентиры на голове пациента, например, ухо, глаз, нос, переносица, теменной бугор (фиг. 2).

Для работы используют широко известное определение топографически узнаваемых ориентиров на голове [Островерхов Г.Е., Лубоцкий Д.Н., Бомаш Ю.М. Курс оперативной хирургии и топографической анатомии. М.: Медицина, 1964. 743 с.; Огнев Б.В., Фраучи В.Х. Топографическая и клиническая анатомия/ Руководство для студентов и врачей. - М.: МЕДГИЗ, 1960, - 580 с.].

Далее проводят создание цифрового файла, представляющего из себя изображение выбранной проекции и перенос его в устройство для считывания, например, проектор, флеш-накопитель, или электронные сети, WiFi. При этом используют выделение цветовыми маркерами как образований головного мозга, так и анатомических ориентиров головы, позволяющих провести оптимальную разметку для доступа, например, выделение функциональной зоны мозга. Цветовая разметка также позволяет улучшить восприятие, уменьшить риск навигационных ошибок, что невозможно при использовании монохромной электромагнитной навигации.

После выполнения разметки фиксируют проектор на кронштейне (фиг. 4) и проецируют полученное изображение на голову пациента, совмещая основные анатомические ориентиры таким образом, чтобы соблюсти пропорцию и анатомическую корректность путем плавной юстировки положения проектора (фиг. 3). После чего проводят разметку доступа контрастным маркером, например, кожный фломастер, бриллиантовая зелень, метиленовая синь, на коже пациента в соответствии с проекцией (фиг. 5).

С использованием предложенного способа разметки хирургическое лечение получили 14 пациентов с новообразованиями головного мозга. При сравнении затрат времени на навигацию опухоли у пациентов (табл.1) получили существенное сокращение на определение места осуществления хирургического доступа при применении проектора, в сравнении с применением электромагнитной навигационной системы.

Сокращение времени выхода на цель позволило сократить время проведения собственно доступа и, соответственно, длительность всей операции от 15 до 30%. Соответственно сократилось и время нахождения пациента под наркозом, что при выполнении нейрохирургических операций сопряжено с существенным снижением объема наркотических препаратов как компонента анестезии, уменьшением времени пробуждения пациента после наркоза, более благоприятным течением раннего послеоперационного периода. Уменьшилась доля пациентов, у которых снизилась или совсем отсутствовала рвота, улучшилось самочувствие, вертикализация в кратчайшие сроки. Также существенно снижен риск инфекционных осложнений.

Стоимость известной и предлагаемой методики различается не менее, чем на три порядка, то есть в тысячу раз, что позволяет применять предлагаемый способ во всех нейрохирургических отделениях страны, в то время как электромагнитное нейронавигационное оборудование доступно лишь крупным нейрохирургическим центрам, требует затрат не только на покупку оборудования, но и на регулярное обновление расходных материалов, таких, как инструмент-указка, локалайзер, наклейка для локалайзера.

Таким образом, предлагаемая методика имеет ряд важнейших преимуществ, с учетом значительной экономической эффективности, простоты использования, курса страны на импортозамещение и отсутствия отечественных аналогов электромагнитной навигации.

Клинические примеры. Клинический случай 1.

Пациент В., 14 лет, госпитализирован с образованием головного мозга (опухоль правой височной доли). Хирургическое вмешательство было проведено с использованием проектора для навигации и расчета доступа. Время нахождения пациента под наркозом (навигация, доступ и хирургическое удаление образования головного мозга) составило 2 час. 10 мин. После проведения операции пациент доставлен в палату, вертикализирован на следующий день, выписан из стационара на 12-е сутки после операции.

Протокол операции: Под общим обезболиванием в положении пациента лежа на спине с фиксацией головы скобой Мейнфилда из линейного разреза кожи 4.0 см в правой височной области выполнена типичная небольшая краниотомия (выпилен лоскут 3.0×3.0 см), твердая мозговая оболочка вскрыта Х-образно. Мозг отечен. Под операционным микроскопом в соответствии с данными МРТ выполнена кортикотомия средних отделов средней височной извилины и на глубине 1 см обнаружена серо-розовая мягкая желеобразная опухоль. Начато ее удаление обычным аспиратором. По мере удаления широко открылся нижний рог правого бокового желудочка. Опухоль занимала большую часть латеро-базальных отделов правой височной доли и постепенно удалена в пределах зоны инфильтрации. Гемостаз. Твердая мозговая оболочка ушита, укреплена пластиной Тахокомба. Кость уложена на место и фиксирована краниофиксами. Мягкие ткани ушиты послойно. Наложена асептическая наклейка.

Клинический случай 2.

Пациент М., 7 лет, госпитализирован с образованием головного мозга (киста правой теменно-затылочной области). Вмешательство проводилось с применением системы электромагнитной навигации «Fiagon GmbH». Время настройки навигации до разреза заняло 25 минут. Время нахождения пациента под наркозом составило 3 часа 20 минут, включая настройку навигационного оборудования и само хирургическое вмешательство. Следует отметить, что в момент операции произошел сбой системы навигации, связанный с наводкой от другого оборудования в операционной. При этом пришлось перезагружать систему, что заняло 30 минут.

Навигационная система использует электромагнитную систему измерения местоположения с детекцией интерференции. Электромагнитное поле, генерируемое специальным генератором, расположенным на операционном столе, определяет местоположение инструмента с помощью пассивных маркеров, расположенных на кончике инструментов). При возникновении интерференции навигационные данные не отображаются из-за возможной потери точности.

В связи с длительностью нахождения ребенка под общим наркозом после проведения операции пациент был отправлен в отделение реанимации, где находился в течение суток. Вертикализирован на 3-й сутки после операции, выписан домой на 14 день после операции.

Протокол операции: Под общей анестезией в положении ребенка лежа на спине с поворотом головы влево с применением скобы трехточечной фиксации после обработки операционного поля произведен разрез 3.0 см в задне-теменных отделах справа. Скелетирована кость и краниотомом выпилен лоскут 2.0×3.0 см. Твердая мозговая оболочка напряжена, рассечена линейно. Произведена энцефалотомия до полости бокового желудочка, установлен порт эндоскопической системы, проведен эндоскоп. В полость желудочка пролабирует стенка кисты. Киста вскрыта, стенки ее иссечены в пределах доступности. Порт извлечен. Контроль гемостаза. Твердая мозговая оболочка ушита, укреплена пластиной Тахокомба. Кость уложена на место и фиксирована краниофиксой. Мягкие ткани ушиты послойно. Наложена асептическая наклейка.

Клинический случай 3.

Пациент С., 4 года, госпитализирован с образованием головного мозга (киста задней черепной ямки). Вмешательство проведено без использования навигационных систем. Проведена трефинация в проекции задней черепной ямки. Из этого доступа произведена неудачная попытка пункции и дренирования кисты. Отверстие в кости расширено, после чего проведена повторная попытка пункция и дренирования кисты головного мозга. Время нахождения ребенка под наркозом составило 2 часа 20 минут. После операции пациент находился в реанимационном отделении в течение суток. Ребенок был вертикализирован на 3-й сутки, выписан домой на 10 день после операции.

Протокол операции: под общим обезболиванием в положении ребенка лежа на левом боку, после обработки операционного поля произведен разрез в затылочной области справа 6.0 см. После проведения предварительных расчетов по КТ-изображениям наложено трефинационное отверстие в чешуе затылочной кости, произведена коагуляция твердой мозговой оболочки. Произведена пункция кисты задней черепной ямки (попытка неудачная, ликвор не получен). После расширения трефинационного отверстия книзу на 1.0 см произведена повторная пункция кисты - получен прозрачный бесцветный ликвор под высоким давлением. Произведено дренирование кисты силиконовым катетером в субарахноидальное пространство, катетер фиксирован к твердой мозговой оболочке одним швом. Мягкие ткани ушиты послойно. Наложена асептическая наклейка.

Описание к фигурам.

Фигура 1. МРТ пациента с опухолью головного мозга (аксиальный срез).

1 - опухоль

2 - боковой желудочек

3 - теменная доля

4 - затылочная доля

5 - граница функциональной зоны мозга

6 - задние отделы опухоли

Фигура 2. 3D изображение головы пациента на экране компьютера, основные ориентиры для позиционирования изображения на голову пациента:

5 - граница функциональной зоны мозга

6 - задние отделы опухоли

7 - нос

8 - наружный угол глаза

9 - ухо

10 - теменной бугор

Фигура 3. Предоперационное позиционирование изображения модели хирургических ориентиров, выполненной на компьютере, на голову пациента.

5 - граница функциональной зоны мозга,

6 - задние отделы опухоли,

11 - монитор компьютера с изображением, заранее построенной модели. Фигура 4.

Общий план процесса передачи изображения с проектора на голову пациента.

12 - стандартный операционный микроскоп,

13 - проектор,

14 - ход лучей проектора.

Фигура 5. Сопоставление проекции 3D модели непосредственно на голову пациента и разметка доступа.

6 - задние отделы опухоли

8 - наружный угол глаза

9 - ухо

10 - теменной бугор

15 - линия разреза на коже.

Способ проекционной разметки хирургического доступа в нейрохирургии, включающий получение объемного изображения головы, включая головной мозг, при помощи средств медицинской визуализации, загрузку этого изображения в компьютер с имеющейся программой обработки изображений, построение объемной 3D модели головы пациента, отличающийся тем, что подготовительный этап навигации выполняют вне операционной без участия пациента, создают цифровой файл с изображением выбранной проекции, переносят его в устройство для машинного считывания, цветовыми маркерами в этом изображении выделяют образования головного мозга и анатомические ориентиры головы; в операционной фиксируют проектор на кронштейне и проецируют изображение на голову пациента, совмещая основные анатомические ориентиры таким образом, чтобы соблюсти пропорцию и анатомическую корректность путём плавной юстировки положения проектора, выполняют на коже головы разметку доступа контрастным маркером в соответствии с проекцией.