Варианты использования 3D-моделирования в детской хирургии

3D-технологии являются перспективным направлением в развитии медицины. Многочисленные публикации последних лет демонстрируют возможности использования 3D-моделирования в диагностике заболеваний, планировании оперативных вмешательств, интраоперационной навигации, разработке индивидуальных имплантов, а также обучении специалистов. В данной статье представлен опыт внедрения 3D-технологий в практику детского хирурга на примере трех клинических случаев, когда выполненная по данным компьютерной томографии 3D-модель позволила уточнить диагноз и спланировать оперативное вмешательство. Первый пациент - мальчик 3 лет с сосудистой компрессией левого главного бронха, нарушением вентиляции левого легкого. 3D-визуализация зоны интереса позволила установить, что основной причиной компрессии являлась артериальная связка. Второй пациент - мальчик 6 месяцев с подтвержденной двусторонней хондромезенхимальной гамартомой грудной стенки. Объем и этапность оперативного лечения, а также наиболее подходящий вариант замещения дефекта был разработан после создания полимерной 3D-модели грудной клетки ребенка. Третий пациент - девочка 17 лет с сохраняющейся гиперкальциемией после удаления аденомы паращитовидной железы. Ребёнку была выполнена повторная компьютерная томография и выявлено образование, расцененное как эктопированная ткань паращитовидной железы. Использование 3D-модели и AR-технологии для интраоперационной навигации позволило точно определить расположение патологической ткани. Данные клинические случаи демонстрируют возможности и эффективность использования 3D-моделирования в детской хирургии, а также подтверждают, что это перспективное направление в развитии медицины, открывающее новые возможности для врачей-клиницистов.

3D-моделирование, дополненная реальность, хирургия, дети, клинический случай

1. Yeung A.W.K., Tosevska A., Klager E. et al. Virtual and Augmented Reality Applications in Medicine: Analysis of the Scientific Literature. J Med Internet Res. 2021 Feb 10;23(2): e25499. doi: 10.2196/25499.

2. Pikin O.V., Morozov D. A., Topilin O. G., Airapetyan M. I., Morozov Children’s City Clinical Hospital of the Moscow Healthcare Department, Moscow, Russian Federation, Sukhodolskaya OV. Bilateral chondromesenchymal hamartoma of the chest wall in children. Vopr prakt pediatr. 2022;17:118-24. (in Russ.) doi: 10.20953/1817-7646-2022-4-118-124.

3. Morozov D.A., Petryaikina E. E., Kurkin A. P. et al. Ectopic paraesophageal parathyroid adenoma: a case report of primary hyperparathyroidism in a child. Vopr Prakt Pediatr. 2022;17:101-7. (in Russ.) doi: 10.20953/1817-7646-2022-5-101-107.

4. Sutherland J., Belec J., Sheikh A. et al. Applying Modern Virtual and Augmented Reality Technologies to Medical Images and Models. J Digit Imaging. 2019 Feb;32(1):38-53. doi: 10.1007/s10278-018-0122-7.

5. Yuan Q., Chen X., Zhai J., Chen Y., Liu Q., Tan Z., Chen G., Zhuang K., Zhang J., Xu X., Qiang D., Shao X. Application of 3D modeling and fusion technology of medical image data in image teaching. BMC Med Educ. 2021 Apr 6;21(1):194. doi: 10.1186/s12909-021-02620-z.

6. Cates C.U., Lönn L., Gallagher A. G. Prospective, randomised and blinded comparison of proficiency-based progression full-physics virtual reality simulator training versus invasive vascular experience for learning carotid artery angiography by very experienced operators. BMJ Simul Technol Enhanc Learn. 2016 Feb 8;2(1):1-5. doi: 10.1136/bmjstel-2015-000090.

7. González Izard S., Sánchez Torres R., Alonso Plaza Ó., Juanes Méndez J. A., García-Peñalvo F. J. Nextmed: Automatic Imaging Segmentation, 3D Reconstruction, and 3D Model Visualization Platform Using Augmented and Virtual Reality. Sensors (Basel). 2020 May 23;20(10):2962. doi: 10.3390/s20102962.

8. Zheng Y.X., Yu D. F., Zhao J. G., Wu Y. L., Zheng B. 3D Printout Models vs. 3D-Rendered Images: Which Is Better for Preoperative Planning? J Surg Educ. 2016 May-Jun;73(3):518-23. doi: 10.1016/j.jsurg.2016.01.003.

9. Segaran N., Saini G., Mayer J. L., Naidu S., Patel I., Alzubaidi S., Oklu R. Application of 3D Printing in Preoperative Planning. J Clin Med. 2021 Feb 26;10(5):917. doi: 10.3390/jcm10050917.

10. Velasco Forte M. N., Byrne N., Valverde I. et al.Interventional Correction of Sinus Venosus Atrial Septal Defect and Partial Anomalous Pulmonary Venous Drainage: Procedural Planning Using 3D Printed Models. JACC Cardiovasc Imaging. 2018 Feb;11(2 Pt 1):275-278. doi: 10.1016/j.jcmg.2017.07.010.

11. He L., Cheng G. S., Du Y. J., Zhang Y. S. Feasibility of Device Closure for Multiple Atrial Septal Defects With an Inferior Sinus Venosus Defect: Procedural Planning Using Three-Dimensional Printed Models. Heart Lung Circ. 2020 Jun;29(6):914-920. doi: 10.1016/j.hlc.2019.07.004.

12. Kim M.S., Hansgen A. R., Wink O., Quaife R. A., Carroll J. D. Rapid prototyping: a new tool in understanding and treating structural heart disease. Circulation. 2008 May 6;117(18):2388-94. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.740977.

13. Levin D., Mackensen G. B., Reisman M., McCabe J.M., Dvir D., Ripley B. 3D Printing Applications for Transcatheter Aortic Valve Replacement. Curr Cardiol Rep. 2020 Feb 17;22(4):23. doi: 10.1007/s11886-020-1276-8.

14. Morris S., Hirata M., Sugata H. et al. Patient-specific cortical electrodes for sulcal and gyral implantation. IEEE Trans Biomed Eng. 2015 Apr;62(4):1034-41. doi: 10.1109/TBME.2014.2329812.

15. Tack P., Victor J., Gemmel P., Annemans L. 3D-printing techniques in a medical setting: a systematic literature review. Biomed Eng Online. 2016 Oct 21;15(1):115. doi: 10.1186/s12938-016-0236-4.

16. Kang H.J., Kim B. S., Kim S. M., Kim Y. M., Kim H. N., Park J. Y., Cho J. H., Choi Y. Can Preoperative 3D Printing Change Surgeon’s Operative Plan for Distal Tibia Fracture? Biomed Res Int. 2019 Feb 11; 2019:7059413. doi: 10.1155/2019/7059413.

17. Mitsouras D., Liacouras P., Imanzadeh A. et al. Medical 3D Printing for the Radiologist. Radiographics. 2015 Nov-Dec;35(7):1965-88. doi: 10.1148/rg.2015140320.

18. Aguilar-Salinas P., Gutierrez-Aguirre S.F., Avila M. J., Nakaji P. Current status of augmented reality in cerebrovascular surgery: a systematic review. Neurosurg Rev. 2022 Jun;45(3):1951-1964. doi: 10.1007/s10143-022-01733-3.

19. Monsky W.L., James R., Seslar S. S. Virtual and Augmented Reality Applications in Medicine and Surgery-The Fantastic Voyage is here. Anat Physiol. 2019;(9):1-5.

20. Malhotra S., Halabi O., Dakua S. P., Padhan J., Paul S., Palliyali W. Augmented Reality in Surgical Navigation: A Review of Evaluation and Validation Metrics. Applied Sciences. 2023; 13(3):1629. doi: 10.3390/app13031629.