Итоги № 6 (2012)

Модельный ряд / Общество и наука / Медицина

История началась два года назад. Руководитель НИИ уронефрологии и репродуктивного здоровья человека Первого МГМУ им. И. М. Сеченова, член-корреспондент РАМН Юрий Аляев обратился к одному из пациентов с просьбой выполнить необычную работу. Этот человек, которому предстояла операция, был скульптором по профессии. Хорошенько рассмотрев множество виртуальных срезов собственной почки, в которой обнаружили опухоль, он вылепил из пластилина ее точную копию. Хирург, увидев пластилиновую вещицу, подумал: вот бы каждый раз иметь такую под рукой! Казалось бы, можно с помощью томографии рассмотреть строение почки в деталях, но гораздо удобнее использовать реальную модель. «Однако большинство информации, которую мы получали, готовясь к резекции, было плоскостным, одномерным, — рассказывает Аляев. — Даже результаты томографии рентгенологи выдавали нам в виде ряда срезов, дополненных описанием. Но как применить эти знания на операционном столе? Как понять, насколько глубоко располагается опухоль внутри почки?»

Чтобы определить, правильно ли идет скальпель, врачи обычно использовали в операционной ультразвук. Однако у этого способа был существенный недостаток: время операции увеличивалось. Между тем почка может оставаться без притока крови не более 20 минут. Вот если бы заранее распланировать операцию на модели и наметить ориентиры для разрезов...

В тот раз хирург вздохнул и с сожалением положил пластилиновую диковину на полочку в шкаф. Не каждый же день приходится оперировать скульптора! Наверное, эта вещица так до сих пор и пылилась бы в шкафу. Но вскоре Аляеву попалась на глаза статья о лазерной стереолитографии — в начале 90-х ученые из Института проблем лазерных и информационных технологий РАН создали с помощью этого метода точные модели черепов и их фрагментов для идентификации останков царской семьи. Потом стереолитографию стали использовать в стоматологии и нейрохирургии. С помощью томографии создавалось трехмерное компьютерное изображение какого-нибудь фрагмента кости, затем лазерный луч послойно «рисовал» эту форму в жидком мономере. Под воздействием лазера происходила полимеризация, и материал затвердевал. Получалась идеальная копия, не отклоняющаяся от прообраза ни на миллиметр. Рассмотрев модели, полученные с помощью лазера, хирург-уролог готов был воскликнуть: «Эврика!» Так у Аляева появилась надежда на продолжение истории с пластилиновой почкой. Только теперь необходимо было воссоздать не фрагменты костей, а орган, двигающийся в зависимости от пульса и дыхания.

Для чего это понадобилось? «Когда-то существовал стереотип: если выявили опухоль почки, она с вероятностью в 85 процентов является злокачественной. Значит, почку надо удалять. Организм человека оставался без резерва надежности, предусмотренного природой. Но ведь есть люди с единственной почкой — их не меньше процента в популяции», — говорит Юрий Аляев. Поэтому когда появились новые методы диагностики, позволяющие выявлять опухоли на первой-второй стадиях, хирурги все чаще стали пытаться сохранить этот очень важный орган. Однако во время операции порой возникали ситуации, которые невозможно было предусмотреть. Врачам попадались случаи, когда почка человека была устроена совсем не так, как изображено в анатомическом атласе. «В поисках аномалий мы исследовали несколько тысяч компьютерных томограмм почек разных пациентов, — рассказывает заведующий отделением НИИ уронефрологии и репродуктивного здоровья человека Первого МГМУ им. И. М. Сеченова Дмитрий Цариченко. — Выяснилось, что почти у каждого третьего человека почки устроены нетипично. Например, к этому органу может подходить не одна артерия, а несколько. Мы даже стали подозревать, что это варианты нормы, ведь часто такое строение не отражается на функциях». Задев почечный сосуд, хирург мог вызвать кровотечение, способное закончиться осложнением и даже смертью на операционном столе. «При раке почки такие ситуации возможны, — говорит Аляев. — Ведь к этому органу подходят стволы от аорты, самого крупного артериального сосуда. При этом оттекающие от почки сосуды впадают в нижнюю полую вену, самый крупный венозный сосуд». Случались и более сложные ситуации: во время операции могла значительно пострадать паренхима почки — ее функционально активная ткань, отвечающая за удаление из крови продуктов обмена. Внешне почка могла выглядеть неплохо, но пользы от такого органа уже было мало. Как провести разрез, чтобы, с одной стороны, убрать опухоль, а с другой — максимально сохранить функции почки?

Чтобы планировать операции, врачи решили взять на вооружение математическую программу, которая применяется для создания трехмерных моделей. «Эта программа используется не только в медицине, — рассказывает сотрудник лечебно-диагностического отделения клиники урологии Первого МГМУ им. И. М. Сеченова Дмитрий Фиев. — Например, ее применяют в сейсмологии, для построения молекулярных моделей, в проектировании зданий. В челюстно-лицевой хирургии ее впервые применили сотрудники Центрального научно-исследовательского института стоматологии. Ну а затем к ней обратились урологи».

Для начала исследователям надо было получить объемную картинку, совмещающую все функциональные зоны почки, которые при резекции должны страдать меньше всего. Задача не такая простая, как может показаться. Обычно при томографии пациенту вводят контрастное вещество и с его помощью прослеживают фазы работы почки. Сначала это вещество идет по артериям, затем возвращается по венам. После этого почка выводит из крови продукты обмена веществ. Потом контраст отмечает экскреторную сеть почки, связанную с выделением мочи. Все эти четыре системы нужно было наложить одну на другую и только после этого найти подходящее лекало — наметить на трехмерном компьютерном изображении безопасный путь для скальпеля. Обычно специалисты создают на этой основе маленький фильм — чтобы «повертеть» модель со всех сторон и увидеть, как почка будет выглядеть на операционном столе, если подойти к ней с разных сторон. Распланировать можно многое, но как обозначить места разрезов в реальности? Например, современные хирурги-маммологи, готовясь к операции, тоже используют объемные схемы. «При этом мы можем нанести картинку непосредственно на кожу пациентки, проецируя 3D-изображение, и наметить линии специальным фломастером», — говорит заведующая отделением патологии молочной железы Лечебно-реабилитационного центра Минздравсоцразвития РФ Юлия Подберезина. Однако как быть с почкой?

Урологам пригодилась лазерная стереолитография — с ее помощью можно заранее изготовить специальную оболочку для почки, которая идеально «села» бы на нее в момент операции, повторяя все неровности поверхности. Теперь хирург, дойдя до почки, может быстро надеть на опухоль, верхушка которой чуть-чуть видна снаружи, особую «крышечку» — ее края обозначают линии разреза. В результате экономится время операции, но дело не только в этом. «Наш метод крайне необходим, когда планируется технически сложное вмешательство, — говорит Аляев. — Например, когда мы удаляем множественное новообразование или опухоль, расположенную рядом с крупными кровеносными сосудами. Раньше таких больных могли признавать неоперабельными или, при наличии другой здоровой, без разговоров удаляли почку целиком». Теперь у этих пациентов появился шанс.

Но хирурги не собираются останавливаться на достигнутом. Во всяком случае Юрий Аляев уже знает, куда двигаться дальше. «3D-модели сейчас используются в компьютерной навигации при удалении небольших образований в головном мозге, — говорит он. — Мы сейчас думаем, как применить подобное для операций на почке, в том числе и лапароскопических». Что же, в таком случае хирурги-урологи покажут нам полноценный научный фильм о том, как выглядит почка человека изнутри.

Алла Астахова