Введение

Один из ключевых векторов развития отечественного здравоохранения — цифровая трансформация [1]. В хирургии это направление является активно развивающимся, включает интегрированные операционные, объединенные в одну цифровую экосистему, роботическую хирургию, технологии дополненной (смешанной) реальности. Цифровой контур — сегодняшний день работы хирургов, он знаменует эру компьютер-ассистированной хирургии [2].

Технологию дополненной реальности (augmented reality, AR) можно образно охарактеризовать как «взгляд сквозь» стену, ее внедрение в оперативной хирургии позволяет создать эффект «прозрачной» хирургической анатомии. Благодаря этому эффекту хирург посредством загруженной в его AR-гарнитуру (головной дисплей дополненной реальности, позволяющий визуализировать 3D-голографическую модель) информации приобретает дополнительные возможности интраоперационной визуализации. Это делает возможным, не отвлекаясь от зоны оперативного действия, визуализировать во время операции в виртуальном режиме объемную голографическую модель зоны вмешательства, которая предварительно создана на основе выполненной при предоперационном обследовании мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ). Данная модель является персонифицированной, так как отражает особенности анатомии всей зоны оперативного вмешательства у конкретного пациента. Это немаловажно ввиду многообразия особенностей вариантной анатомии человека.

Научный интерес к теме применения AR в хирургии за последние 5 лет демонстрирует вертикальный рост. В библиотеке PubMed по ключевым словам «augmented reality in surgery» выявлена следующая динамика: в 2017 г. 96 публикаций, в 2018 г. 145, в 2019 г. 201, в 2020 г. 284, в 2021 г. 365, а в 2022 г. за 11 мес 341. В РИНЦ (отечественная база научного цитирования) отмечается аналогичная картина. Большинство публикаций описывает применение дополненной реальности в ортопедии, нейрохирургии и челюстно-лицевой хирургии. В единичных статьях описан первый опыт внедрения AR-технологии в гепатопанкреатобилиарной хирургии [3—6]. Имеется единственная публикация по применению AR при лапароскопической адреналэктомии у 1 пациента, представленная J. Marescaux и соавт. в 2004 г. [7]. 3D-модель авторы создавали на основании данных МСКТ, используя программное обеспечение трехмерной виртуальной реконструкции (3D Virtual Surgical Planning) собственной разработки. Интеграцию интраоперационной картины и виртуальной 3D-модели в режиме реального времени осуществляли путем сложных технических решений с комбинацией видеокамер и видеомикшера, обслуживаемого видеоинженером в отдельном помещении. Следует отметить, что в России приоритет выполнения лапароскопических вмешательств с применением AR принадлежит урологам [8, 9].

Общеизвестно, что эндоскопическая адреналэктомия (лапароскопическая, ретроперитонеоскопическая) — метод выбора хирургического лечения при патологии надпочечников. Хирургия этих органов является высокотехнологичной, что обусловлено в том числе тем, что надпочечники расположены забрюшинно в сложных анатомических зонах, особенно левый, находящийся в «междуречье» селезеночных и почечных сосудов. Это требует тщательного предоперационного планирования оперативного вмешательства с учетом особенностей индивидуальной анатомии пациента.

Цель исследования — оценить первый опыт внедрения технологии дополненной реальности при выполнении лапароскопических адреналэктомий.

Материал и методы

На момент написания публикации нами выполнено 12 лапароскопических адреналэктомий с применением технологии дополненной реальности (4 правосторонних и 8 левосторонних) по поводу гормонопродуцирующих новообразований. Все пациенты оперированы в плановом порядке после стандартного обследования, включавшего МСКТ с болюсным контрастным усилением.

Планирование с сегментацией анатомических структур и созданием их трехмерных моделей в виде STL-файлов на основании предоперационной МСКТ осуществлено с помощью программы визуализации DICOM-изображений, оснащенной модулем сегментации. Трехмерная голографическая реконструкция зоны вмешательства с постройкой единой 3D-модели органокомплекса и интраоперационная визуализация в режиме дополненной реальности выполнялись в программе HLOIA, разработанной отечественными специалистами [8, 9]. В качестве гарнитуры 3D-виртуальной визуализации использовали очки дополненной реальности HoloLens 2. Техника создания трехмерных голографических моделей была стандартной для указанного программного обеспечения, аналогичной указанной в ранее представленных публикациях [8, 9].

Лапароскопические адреналэктомии выполняли в операционной, оснащенной трехчиповой Full HD видеосистемой, современными энергетическими комплексами ультразвуковой диссекции и биполярной коагуляции, системой интраоперационной визуализации DICOM-изображений. Все этапы моделирования и оперативные вмешательства выполнялись лично автором.

Результаты и обсуждение

Процесс подготовки к вмешательствам включал ряд этапов. Сначала выполняли сегментацию в ручном режиме необходимых органов и сосудистых структур на основе данных предоперационной МСКТ в программе визуализации DICOM-изображений, оснащенной модулем сегментации. Затем из полученных сегментированных структур в программе HLOIA конструировали виртуальную 3D-модель органа хирургического интереса и подробно «прорисованной» сосудистой архитектоникой зоны предполагаемого вмешательства.

Создание 3D-модели включало 2 этапа. Сначала создавали модель надпочечника с окружающими его сосудистыми структурами для трехмерной визуализации их взаимоотношений (рис. 1 на цветной вклейке). Следующим этапом с целью «привязки к местности» добавляли органы, расположенные в зоне оперативного действия (рис. 2 на цветной вклейке). Таким образом, кроме надпочечника, в 3D-модель зоны вмешательства входили следующие структуры: справа — печень, нижняя полая вена, аорта, правая почка с сосудами, слева — селезенка с сосудами, поджелудочная железа, нижняя полая вена, аорта, почка с сосудами.

Рис. 1. Виртуальная 3D-модель после обработки DICOM-изображений: новообразование левого надпочечника и сосудистые структуры в зоне оперативного действия.

Рис. 2. Виртуальная 3D-модель после обработки DICOM-изображений: новообразование левого надпочечника, сосудистые структуры и органы в зоне оперативного действия.

Полученную модель сохраняли в облачном хранилище программы HLOIA. После этого точно созданную голографическую трехмерную реконструкцию зоны оперативного действия возможно визуализировать в очках дополненной реальности.

Оперативное вмешательство выполняли с применением очков дополненной реальности Microsoft HoloLens 2. Оперативная техника была стандартной. В ходе вмешательства голографическая модель накладывалась на интраоперационную картину в мониторе лапароскопической видеосистемы (рис. 3 на цветной вклейке). Это позволило добиться эффекта «прозрачности» хирургической анатомии, идентифицировать сосудистую архитектонику зоны вмешательства и выполнить оперативный прием без интраоперационных осложнений. С помощью встроенной в гарнитуру видеокамеры осуществляли видеозапись с визуализацией реальной интраоперационной картины и наложенной на нее виртуальной трехмерной модели. Все вмешательства выполнены штатно. Длительность операций увеличилась в среднем на 10 мин за счет включения AR-гарнитуры и позиционирования 3D-модели на операционное поле. Послеоперационный период у всех пациентов протекал без осложнений, выписка на 4—6-е сутки.

Рис. 3. Интраоперационная фотография, выполненная посредством смарт-очков: голографическая 3D-модель позиционирована на зону оперативного действия на монитор эндовидеохирургического комплекса (вид глазами хирурга).

Известно, что общепринятым при выполнении МСКТ является положение пациента в ложе томографа на спине. Лапароскопические адреналэктомии выполняются в боковых позициях пациентов на операционном столе, вызывающих гравитационные смещения органов брюшной полости и забрюшинного пространства. Возникающее несоответствие синтопии органов на МСКТ и в реальной интраоперационной картине характерно для всех атипичных операционных положений пациентов. В связи с этим нами предложена и разрабатывается концепция гравитационной хирургической анатомии [10], включающая в том числе выполнение МСКТ в операционном положении пациента [11, 12]. Полученные таким образом DICOM-изображения позволяют создать 3D-модель с учетом боковых смещений, идентичную визуализируемой интраоперационно зоне оперативного действия.

Следует отметить, что трехмерное моделирование зоны оперативного действия на основании МСКТ является самостоятельным эффективным компонентом предоперационного планирования вмешательств в сложных анатомических зонах и позволяет на дооперационном этапе пространственно увидеть эту зону со всеми ее анатомическими особенностями у конкретного пациента.

Возможности дополненной реальности в хирургии не ограничиваются интраоперационной визуализацией трехмерной модели и «встраиванием» ее в зону оперативного вмешательства. По сути AR-технология — это цифровая виртуальная операционная, включающая возможности архивирования данных (предоперационная КТ, фото- и видеозапись операции) и позволяющая интраоперационно просматривать DICOM-изображения.

Кроме того, передача видеопотока из AR-гарнитуры — возможность удаленно видеть операцию глазами хирурга. Это открывает дальнейшие перспективы: обучение студентов и начинающих хирургов, в том числе дистанционное; телемедицинские консультации в онлайн-режиме с экспертным центром; доступная для регионов сложная хирургия; в перспективе — возможность интеграции с искусственным интеллектом, самообучающиеся программы, и, как следствие, автономная роботическая хирургия. Перспективы метода не ограничены, и мы еще не до конца понимаем возможный масштаб развития AR-технологии.

Заключение

Технология дополненной реальности при лапароскопических вмешательствах, в том числе при патологии надпочечников, только начинает внедряться в клиническую практику. Однако она быстро развивается в различных областях хирургии, особенно там, где вмешательства осуществляются в сложных анатомических зонах. Идет сбор информации для оценки роли AR-технологии в оперативной хирургии. Уверены, что в ближайшее время данная методика будет стандартизирована, а технология создания 3D-моделей и AR — включена в программное обеспечение эндовидеохирургических систем и станет неотъемлемым компонентом интегрированных операционных.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.