В последнее время симуляционные технологии в медицине интенсивно развиваются и совершенствуются, что обусловлено современными требованиями к обучению врачей [4, 8, 9, 11, 22]. Подготовку хирурга сравнивают с подготовкой пилота самолета, который проводит много часов обучения на тренажере, симулирующем полет и экстремальные ситуации, прежде чем выполнить реальный полет. Приложения к январскому, октябрьскому номерам журнала «Neurosurgery» 2013 г. полностью посвящены виртуальной реальности и симуляционным технологиям в нейрохирургии, характеризуя актуальность этого направления [23].
Известно, что оперативные вмешательства на сосудах головного мозга считаются наиболее сложными в нейрохирургической практике [1, 20]. С распространением эндоваскулярного метода лечения аневризм прогрессивно снижается возможность получения нейрохирургами практического опыта открытых вмешательств. С прогнозируемым доминированием количества выполняемых эндоваскулярных вмешательств над открытыми в повседневной нейрохирургической практике в перспективе будет снижаться число нейрохирургов, способных к открытому выключению артериальных аневризм [9, 25]. Учитывая, что в группу эндоваскулярно выключенных аневризм попадают наиболее «простые», нейрохирурги будут чаще сталкиваться с технически сложными для открытого выключения аневризмами [2, 17, 25]. Современные тенденции хирургического образования требуют овладения мануальными навыками на различных симуляционных тренажерах [4, 5, 7, 8, 12]. Известны модели аневризм сосудов головного мозга на лабораторных животных [13, 19, 21, 26], синтетических материалах [10, 14] и по технологии 3D-стереолитографии [15]. Таким образом, разработка новых симуляционных моделей нейрохирургического тренинга является перспективным направлением исследований.
Цель - создание модели аневризмы сосудов головного мозга на сосудах человеческой плаценты для микронейрохирургического тренинга.
Материал и методы
Исследование проведено в отделе нейрохирургии НЦРВХ СО РАМН (Иркутск, Россия), лаборатории хирургии основания черепа Барроу неврологического института (Феникс, США) и одобрено этическими комитетами НЦРВХ СО РАМН и Барроу неврологического института. Симуляционные модели аневризм с широкой и узкой шейками созданы на сосудах 20 плацент человека. Для работы использовали операционные микроскопы (Olympus 5000, Zeiss OPMICS), биполярную коагуляцию (Grieshaber), аспиратор, набор хирургических микроинструментов, нейрохирургические клипсы (Aesculap), клипсодержатель (Aesculap), силиконовые катетеры Фолея 5, 6, 8 FR, венозные катетеры, системы для внутривенных вливаний, изотонические растворы, краситель пищевой красный и синий.
Плаценту от рожениц, давших добровольное информированное согласие, в соответствии с заявленным протоколом исследования получали из патологоанатомических отделений. Плацента со сформированными аневризмами хранилась при температуре от 4 до 10 °С в изотоническом растворе до 6 сут. Оценивали морфометрические параметры смоделированных аневризм, а также время, необходимое для их создания, тренинга навыков выделения и клипирования. Статистическая обработка проведена в программе Statistica 8.0 c использованием методов описательной статистики, количественные данные представлены медианой и интерквартильным размахом в виде Me [25; 75].
Методика моделирования аневризм. Плаценту промывали проточной водой от сгустков крови, препарировали и удаляли амниотическую оболочку. Пуповину отрезали и оставляли конец длиной 5 см. Обе артерии и вену пуповины катетеризировали подключичными катетерами, промывали под давлением с помощью шприца изотоническим раствором до полного удаления крови и сгустков. Мануальным путем удаляли внутрисосудистые тромбы. Сосуды плаценты находятся на плотной хориоидальной оболочке, укрепляющей нижнюю и часть боковых стенок артерий и вен, а также иногда - верхнюю стенку, что препятствует образованию аневризмы. Формирование модели аневризмы с широкой шейкой может происходить при введении изотонического раствора под большим давлением в наиболее истонченных местах сосудов. Для формирования аневризм с широким основанием, а также фузиформного типа аневризм в артерию пуповины вводился катетер Фолея и продвигался дистально до заклинивания в мелкой ветви. Далее баллон расширялся введением жидкости (рис. 1, а) и позиционировался так, чтобы он увеличивался в сторону верхней стенки.
Аневризма с узкой шейкой формировалась в два этапа. Производилось расширение сегмента артерии сразу после бифуркации баллоном катетера Фолея по предыдущей технологии и затем сосуд лигировался дистальнее расширения. Качество сформированной аневризмы проверялось путем подключения системы для внутривенного вливания и нагнетанием раствора с красителем. От некоторых аневризм отходили мелкие перфорантные ветви, которые визуализировались при введении в сосуд раствора с темно-красным или синим пищевым красителями.
Выделение и клипирование аневризмы. Подготовленные аневризмы использовались для тренировки навыков микродиссекции на поверхности и в глубоком операционном поле. Для этого плаценты со сформированными аневризмами располагались на предметном столе и подключались к инфузионной системе для постоянного введения физиологического раствора с красителями: красный для артерии, синий для вены.
Симуляция разделения сильвиевой щели. На поверхности плаценты выбиралась крупная вена, острой микрохирургической техникой производились ее выделение и доступ вглубь до ворсин хориона (рис. 2, а).
Выделение аневризмы. С помощью острой техники аневризма отделялась от хориоидальной оболочки плаценты. Для повышения сложности упражнения проводили выделение ближе к стенке аневризмы. Перфорантные сосуды могут быть найдены на задней стенке аневризмы при выделении (рис. 3, а).
Клипирование аневризмы. После процесса препарирования тренировали навыки наложения различных по конфигурации клипс (см. рис. 3, б).
Глубокое операционное поле. Для симуляции диссекции и клипирования аневризм в узкой и глубокой ране - мини-доступов одну плаценту (симуляция разделения сильвиевой щели) накладывали на другую (симуляция аневризмы) так, чтобы область оперативного доступа находилась над аневризмой (см. рис. 3, в).
Моделирование разрыва аневризмы. Производили микрохирургическое разделение смоделированной сильвиевой щели до аневризмы и ее стенку надсекали микроножницами (см. рис. 3, г).
Результаты
Модель аневризмы сосудов была успешно выполнена на всех полученных плацентах. Размеры смоделированных аневризм представлены в таблице.
Каждое упражнение направлено на тренировку различных специфических нейрохирургических навыков с различным уровнем сложности: диссекция мембран, диссекция вглубь с помощью биполярного пинцета и аспиратора, гемостаз, выделение аневризмы от окружающих тканей, аппликация клипс, захват и удержание клипсы клипсодержателем, смена положения клипсы, наложение клипсы в условиях значительного кровотечения и плохой визуализации. На выполнение всех описанных упражнений требовалось в среднем 1 ч 40 мин (рис. 4).
Обсуждение
В настоящее время повышается интерес к созданию моделей аневризм для микрохирургического тренинга, обладающих эластическими свойствами живой ткани, максимально приближенными к нейрохирургической практике. Для отработки мануальных навыков операций на сосудах головного мозга созданы модели аневризм на артериях крысы, кролика, свиньи, собаки, кадаверов, а также синтетические и виртуальные модели [11, 16, 17, 19, 21, 22].
Виртуальные компьютерные симуляционные модели (neuro-touch [17], robo-sim [16], dextroscope [18]) наряду с высоким технологическим потенциалом обладают существенным недостатком в виде отсутствия обратной тактильной связи, что не позволят рекомендовать эти модели для полного микронейрохирургического тренинга. Кроме того, для виртуальных компьютерных тренажеров необходимо специальное дорогостоящее оборудование с программным обеспечением. На наш взгляд, они являются прекрасным дополнением для выработки стратегии хирургических доступов и освоения трехмерной анатомии.
U. Spetzger и соавт. [24] представили модель аневризмы на синтетических сосудах и пластиковой модели артерии крысы для практики микрососудистой нейрохирургической техники. Недостатком синтетических моделей является отсутствие тактильных свойств живой сосудистой ткани и арахноидальной оболочки, а также высокая стоимость. Одним из видов синтетической модели является описанная T. Kimura и соавт. [15] 3D-модель аневризмы, полученная методом стереолитографии, которая использовалась авторами для уточнения и определения тактики предстоящей операции. N. Hashimoto [13] в 1978 г. одним из первых показал возможность индукции церебральных аневризм у мыши. Серия экспериментальных работ под его руководством посвящена изучению молекулярно-генетических механизмов развития артериальных аневризм. J. Olabe и соавт. [21] описали модель аневризмы, сформированную на сонных артериях свиньи путем вшивания венозной вставки в область бифуркации и аппликацию фибринового клея для симуляции арахноидальной диссекции. Эта модель позволяет сформировать аневризму на живой ткани с реальным кровотоком, тем не менее ее создание трудоемко, ресурсозатратно и требует значительного времени. H. van Alphen и соавт. [7] описывают создание мешотчатой аневризмы в области бифуркации сонных артерий крысы путем повреждения внутренней эластической мембраны артерии. H. Cloft и соавт. [11] описали модель аневризмы, создаваемую эндоваскулярно методом баллон-окклюзии общей сонной артерии кролика. T. Mucke [19] представил модель аневризмы бифуркации аорты крысы путем вшивания аутотрансплантата из сонной артерии [19].
В отличие от моделей аневризмы на животных, плацента человека является доступным объектом, позволяя моделировать аневризмы с высокой степенью реалистичности. К недостаткам следует отнести риск передачи инфекционных заболеваний при несоблюдении техники безопасности, а также относительно непродолжительный срок ее использования (до 6 сут хранения при 4-10 °С). В то же время преимущества предлагаемой модели включают наличие свойств биологической ткани, мембран, возможности моделирования кровотока. Плацента может быть получена из патологоанатомического отделения больницы и использована для воспроизведения 3-10 аневризм, которые могут применяться для тренинга различного уровня сложности в течение недели. В описанной модели постоянная инфузия раствора с красителем под давлением позволяет симулировать экстремальную ситуацию – разрыв аневризмы. Кроме того, в процессе выделения аневризмы может быть повреждена как сама аневризма, так и несущий ее сосуд. Это позволяет моделировать алгоритм действий нейрохирурга в условиях реалистичного артериального кровотечения.
Заключение
Таким образом, представленная модель аневризмы на сосудах плаценты человека может быть использована для получения, освоения и поддержания основных мануальных нейрохирургических навыков, требуемых для открытого выключения аневризм сосудов головного мозга из циркуляции.
Работа выполнена при поддержке грантов Президента Российской Федерации МД-6662.2012.7 и СП-156.2013.4.
Комментарий
Представленная авторами работа, безусловно, представляет интерес и заслуживает особого внимания. Предложенная методика создания модели аневризмы на сосудах плаценты человека может быть использована при организации мастер-классов с целью подготовки молодых нейрохирургов.
В идеале курс подготовки молодых специалистов следует комбинировать с виртуальными компьютерными симуляционными моделями для сочетания освоения трехмерной анатомии головного мозга с тактильными ощущениями при диссекции вен и артерий.
Ш.Ш. Элиава (Москва)