Ученые Томского политехнического университета помогли хирургам Томской областной клинической больницы успешно провести две операции на грудной клетке пациентов с онкологией. Для этих операций политехники создали анатомические 3D-модели органов и опухолей, совместно с врачами провели планирование операции и разработали имплантат ребра, подходящего конкретному пациенту.
Фото: Модель грудной клетки с имплантатом ребра. «3D-модель позволяет хирургу еще до операции знать, где с точностью до миллиметра находится опухоль, какой она формы, размера.
Помогает определить ее положение по отношению к другим важным органам, например, к крупным сосудам. Чем больше у хирурга информации, тем операция более безопасная, и тем быстрее и с меньшими негативными последствиями для пациента ее можно выполнить», — рассказывает ассистент кафедры промышленной и медицинской электроники Сергей Щаденко, конструировавший 3D-модели для операций.
Для создания модели политехники использовали изображения, полученные с помощью компьютерной, магнитно-резонансной, позитронно-эмиссионной томографии. Затем применяя алгоритмы сегментации, они реконструировали трехмерную анатомическую модель, которую уже можно использовать для планирования операции.
Первая операция с использованием анатомических моделей проходила у пациента с опухолью в области грудной клетки. Ему удалили три ребра и реконструировали реберный каркас благодаря имплантату из никелида титана.
Во время второй операции пациенту также удаляли опухоль в области грудной клетки. На стадии планирования операции политехники создали компьютерную модель имплантата ребра, максимально подходящего конкретному пациенту. Эту модель распечатали на 3D-принтере, по ней специалисты томского НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы создали имплантат из сплава никелид титана.
«Ребра имеют достаточно сложную форму, и поэтому хирургу приходится изощряться, для получения более или менее точной формы.
3D-моделирование позволило нам сделать персонифицированный имплантат, который идеально подошел пациенту», — говорит Сергей Щаденко.
На создание 3D-модели для первой операции у ученых ушло четыре часа, во втором случае — десять часов.
«Сейчас 3D-моделирование наиболее распространено в таких областях, как челюстно-лицевая хирургия и стоматология, где уже существуют отработанные методики и программные средства. Применение 3D-моделирования и планирования операций в торакальной онкологии (онкологические заболевания органов грудной клетки — ред.) является новым и перспективных направлением, которое мы стараемся развивать», — добавляет ученый.
Справка:
Системы, методы и подходы к использованию 3D-визуализации и моделирования на основе обработки медицинских изображений для планирования и проведения хирургических вмешательств разрабатываются на кафедре промышленной и медицинской электроники Института неразрушающего контроля ТПУ совместно с кафедрой медицинской и биологической кибернетики СибГМУ.