Список сокращений

ГМК — гиперостотическая менингиома крыльев основной кости

СКТ — спиральная компьютерная томография

МРТ — магнитно-резонансная томография

СЧЯ — средняя черепная ямка

ВГЩ — верхняя глазничная щель

НГЩ — нижняя глазничная щель

ИЭ — индекс экзофтальма

ТМО — твердая мозговая оболочка

ПО — программное обеспечение

Введение

Гиперостотические менингиомы крыльев основной кости (ГМК) (иначе известные как сфеноорбитальные менингиомы, менингиомы en plaque или краниоорбитальные менингиомы) представляют собой опухоли, которые затрагивают большое и в некоторых случаях малое крыло основной кости, орбитальную часть лобной кости и чешую височной кости, а также имеют мягкотканный компонент в глазнице и средней черепной ямке (СЧЯ).

По данным метаанализа, проведенного A.I. Islim и соавт. в 2019 г. менингиомы локализуются в области основания черепа в 22,1% случаев. Менингиомы крыльев основной кости составляют 4,9% всех интракраниальных менингиом [1]. Эти опухоли чаще встречаются у людей в возрасте 40—50 лет и возникают у женщин в 2—6 раз чаще, чем у мужчин.

Из-за медленного темпа роста и больших компенсаторных возможностей структур глазницы, ГМК обычно имеют длительный анамнез и диагностируются на поздних стадиях с выраженным распространением гиперостотического поражения.

В настоящее время оптимальной тактикой лечения этой группы пациентов является радикальное удаление опухоли с сохранением критически важных сосудисто-нервных структур и последующим стереотаксическим облучением остаточной части опухоли. Область гиперплазии костной ткани (гиперостоз) в большинстве случаев содержит опухолевые клетки, может быть источником последующего роста и должна быть также удалена в ходе хирургического вмешательства.

Многочисленные работы подтверждают высокую эффективность данного комбинированного подхода. Однако, обеспечивая высокую продолжительность жизни и длительный безрецидивный период, данное лечение часто сопровождается значительным снижением качества жизни пациентов, в том числе утратой трудоспособности за счет формирования обширных костных дефектов, развития новой ятрогенной офтальмологической симптоматики. Таким образом, существующие методы лечения этих пациентов требуют дальнейшего усовершенствования. Одной из ключевых задач является обеспечение оптимальной одномоментной реконструкции обширных послеоперационных дефектов костей черепа.

Новым этапом эволюции в реконструкции краниоорбитальных дефектов, формирующихся после удаления ГМК, стало применение технологий 3D-моделирования и 3D-печати. Методика позволяет наиболее полно и точно воссоздать нарушенную в результате перенесенного хирургического вмешательства нормальную анатомию черепа, что значительно улучшает функциональный и косметический результат лечения.

Существующий уровень развития технологий делает возможным проведение одномоментного удаления опухоли и реконструкции формируемого костного дефекта индивидуальным имплантом, изготовленным с помощью технологий 3D-печати. На текущий момент эта технология внедрена в рутинную практику в Центре нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко.

В данной работе представлен первый опыт полного импортозамещения всех процессов, сопровождающих этап реконструкции краниоорбитального костного дефекта при удалении ГМК.

Описание клинического наблюдения

Анамнез

Пациент Т., 61 год, поступил в ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России с жалобами на отек век и выстояние правого глаза, которые медленно прогрессировали на протяжении 6 мес. По данным нейровизуализации — спиральной компьютерной томографии (СКТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ) — была выявлена краниоорбитальная опухоль справа, включающая крупный гиперостоз латеральной стенки основной пазухи, основания СЧЯ, большого крыла клиновидной кости и передних отделов чешуи височной кости (рис. 1) и мягкотканные плоскостные компоненты в области СЧЯ, верхней глазничной щели (ВГЩ) и правой глазнице (рис. 2). По данным нейроофтальмологического осмотра, был выявлен небольшой отек век, экзофтальм 5 мм, индекс экзофтальма (ИЭ)=1,35. Зрительные и глазодвигательные функции были в норме.

Рис. 1. Спиральная компьютерная томограмма головы до операции, аксиальная проекция.

* — обозначен гиперостоз в области большого крыла основной кости.

Рис. 2. Магнитно-резонансная томограмма головного мозга до операции, аксиальная проекция, режим Т1 после введения контрастного препарата.

1 — мягкотканный фрагмент опухоли в глазнице; 2 — мягкотканный фрагмент опухоли в средней черепной ямке.

Подготовка к хирургическому вмешательству

При помощи отечественной профессиональной программы для просмотра снимков DICOM INOBITEC Pro (Россия) и 3D-редактора Blender (Blender Foundation, Нидерланды) пациенту был смоделирован индивидуальный имплант. Были изготовлены полимерные макеты из SBS-пластика и пресс-формы с помощью отечественного 3D-принтера Picaso Designer X S2 (ООО «НПП ИИС», Россия). За сутки до операции в стерильных условиях с помощью силиконовых пресс-форм из материала «Рекост» был изготовлен индивидуальный имплант (рис. 3), который затем был извлечен из пресс-форм и повторно стерилизован.

Рис. 3. Примерка импланта на стерильном шаблоне с запланированным объемом резекции костных структур.

а — вид сбоку, имплант замещает часть чешуи лобной и височной костей; б — вид из полости черепа, имплант замещает дефект крыши и латеральной стенки глазницы.

Ход операции

По шаблону для разметки наружного контура резекции опухоли обозначены границы краниотомии в правой лобно-височной области (рис. 4). Выполнена резекционная лобно-височная трепанация черепа, резецированы передние отделы чешуи височной кости, чешуя лобной кости, большое и малое крыло клиновидной кости до верхней глазничной щели и нижней глазничной щели (НГЩ), латеральные ²/₃ орбитальной части лобной кости. Далее удален интраорбитальный мягкотканный фрагмент опухоли и следующим этапом интракраниальный компонент опухоли. Радикальность удаления — Simpson Grade II (небольшая зона инфильтрации твердой мозговой оболочки (ТМО) в области перехода на передние отделы стенки кавернозного синуса была коагулирована). Выполнена реконструкция дефекта ТМО свободным лоскутом надкостницы со свода черепа, который фиксирован непрерывным швом к краям дефекта, после чего произведена дополнительная герметизация шва фибрин-тромбиновым клеем. В область дефекта основания СЧЯ перемещено с сохранением сосудистой ножки жировое тело щеки (Биша) (рис. 5). Затем установлен имплант из материала «Рекост». Фиксация импланта выполнена титановыми минипластинами и винтами «Конмет». Выполнен интраоперационный контроль положения глазного яблока.

Рис. 4. Использование шаблона для определения границ резекции костных структур.

* — обозначен шаблон в операционной ране; пунктиром обозначена граница краниотомии.

Рис. 5. Вид послеоперационной раны после реконструкции мягкотканного дефекта.

* — обозначено жировое тело щеки на сосудистой ножке.

Послеоперационный период

По данным СКТ головы, выполненной на 1-е сутки после операции, было подтверждено корректное положение импланта, ранних послеоперационных осложнений не зафиксировано (рис. 6).

Рис. 6. Послеоперационный контроль спиральной компьютерной томограммы.

Выполнялись ежедневные перевязки и обработка правого глаза. В течение 3 дней после операции с целью минимизации посттравматической воспалительной реакции в зоне хирургического вмешательства проводились процедуры локальной гипотермии с использованием ледяных компрессов, которые накладывались поверх повязки в скулоорбитальной области каждые 3—4 ч на 30 мин.

Шов с век удален на 5-е сутки после операции. При осмотре офтальмолога через неделю после операции отмечен частичный регресс экзофтальма с 5 до 3 мм. Гистологическое исследование выявило смешанного типа менингиому WHO Grade I. Было рекомендовано динамическое наблюдение.

При контрольном осмотре офтальмолога через 3 мес после операции отмечено восстановление нормального положения правого глаза. Зрительные и глазодвигательные функции были в норме. По данным контрольной МРТ ИЭ=1,04, очагов патологического накопления контраста (признаков наличия остаточной опухоли или рецидива опухоли) не выявлено (рис. 7).

Рис. 7. Магнитно-резонансная томограмма через 3 мес после операции, аксиальная проекция, режим Т2. Стрелками и пунктиром выполнена разметка для расчета индекса экзофтальма.

Обсуждение и обзор литературы

С момента своего возникновения реконструктивная краниофациальная хирургия претерпела значительные изменения: эволюционировала от примитивных расщепленных костных лоскутов до пациент-специфических имплантов. На данном этапе сложности реконструкции связаны с несколькими не до конца решенными и связанными между собой задачами. Среди них стоит выделить следующие:

— поиск идеального материала для реконструкции;

— технологические вопросы моделирования, изготовления, стерилизации импланта;

— хирургические, связанные с предварительным определением объема резекции и последующей реконструкции, возможностями выполнения запланированного объема во время операции, установкой и фиксацией импланта сложной конфигурации.

Материал импланта

Основными факторами, определяющими оптимальный материал импланта в дополнение к стандартным, предъявляемым к материалам для реконструкции костей в области свода черепа, являются:

— малая толщина (от 0,3 до 0,5 мм) некоторых стенок импланта. Даже при отсутствии серьезной динамической нагрузки на стенки импланта в ходе фиксации возможно формирование статических нагрузок в наиболее тонких сегментах импланта. Материал должен обеспечивать необходимую прочность.

— Возможный интраоперационный контакт с придаточными пазухами носа (нарушение стерильности операционной раны непосредственно перед имплантацией), возможный контакт импланта с придаточными пазухами носа. Материал должен обладать высокими антимикробными свойствами.

— Возможность коррекции (дополнительной частичной резекции импланта) во время операции. Предпочтителен материал, приближенный по своим плотностным характеристикам к костной ткани с возможностью интраоперационной обработки импланта с помощью высокоскоростного бора.

В настоящее время в реконструкции костей черепа, по данным литературы, широко используется полиметилметакрилат (ПММА). Материал имеет удовлетворительные нейровизуализационные характеристики, не препятствует проведению СРТ/СРХ. J. Young и соавт. и I. Solmaz и соавт. применяли такой имплант для реконструкции краниоорбитальной области [2, 3]. По механическим свойствам материал схож с костной тканью, имплант легко подвергается интраоперационной коррекции с помощью бора. При изготовлении импланта с помощью пресс-форм риски термического повреждения тканей отсутствуют.

В то же время J. Young и соавт. и L.B. Chambless и соавт. в своих работах описывают случаи инфицирования и отторжения импланта [2, 4]. Эти риски значительно увеличиваются при нарушении целостности пазух в ходе хирургического вмешательства и контакте импланта с пазухами, даже при его изоляции аутотканями. Для снижения рисков инфицирования возможно использование ПММА с импрегнацией антибактериальными препаратами.

Из других полимерных материалов наиболее популярным для реконструкции костных дефектов является полиэфирэфиркетон (ПЭЭК). Его применение описывается в большом количестве исследований [5—7]. Авторы указывают на удовлетворительные визуализационные и механические свойства, возможность проведения радиотерапии и простоту использования. К недостаткам можно отнести высокую стоимость материала. Кроме того, данный материал отсутствует на российском рынке. В серии из 40 пациентов J. Jonkergouw и соавт. частота инфицирования составляла 13%, и в каждом из этих случаев имплант был удален [7].

Основная масса полимерных материалов представлена зарубежными фирмами.

ООО «Айкон Лаб Гмбх» (Россия) с 2011 г. ведет разработку материалов для закрытия костных дефектов при реконструктивно-пластических операциях, для изготовления костных имплантатов, замещения дефектов при различных костных патологиях. В 2014 г. поступил на рынок новый костнозамещающий материал «Рекост» и его отвержденный вариант «Рекост-М», содержащий биоразрушаемый и биосовместимый полимер. В качестве остеокондуктивного и биосовместимого полимера выступает полимер полиуретанового ряда, полученный из полиоксипропиленгликоля со средней молекулярной массой 1000, 4,4’-диизоцианатодифенилметана и глицерина (в Федеральной службе по надзору в сфере здравоохранения 3 июля 2014 г. получено регистрационное удостоверение на медицинское изделие №РЗН 2014/1646 «Материал полимерный костнозамещающий для реконструктивно-восстановительной хирургии серий «Рекост» и «Рекост-М»).

Производство импланта

Краниоорбитальная область в контексте резекции может быть геометрически описана как половина конуса с прилегающими плоскостями, которые закреплены на его внешней поверхности. Толщина костных стенок (и, соответственно, стенок импланта) широко варьирует в интервале от 0,3 до 10 мм.

Методики изготовления индивидуальных имплантов во многом зависимы от материала, из которого производится реконструкция.

Принципиально можно выделить «цифровое» 3D-моделирование и изготовление индивидуального импланта, когда процесс моделирования осуществляется в ПО, а изготовление импланта выполняется с помощью 3D-печати, и «ручное» — в случаях, когда планирование резекции и изготовление импланта осуществляется на напечатанных 3D-моделях мануфактурным способом.

«Ручное», имея более низкие требования к оперирующему хирургу в отношении владения ПО, не способно обеспечить сопоставимую с «цифровыми» методами точности изготовления импланта. Наиболее часто встречающиеся варианты применения данной методики — изготовление имплантов из титановой сетки и многокомпонентные конструкции из аутокости на титановом каркасе.

Варианты «цифрового» 3D-моделирования, в свою очередь, можно разделить на 2 подгруппы:

1) моделирование и печать пресс-форм;

2) моделирование и печать непосредственно импланта.

Эти варианты имеют свои плюсы и минусы.

Так, печать пресс-форм обеспечивает более простые условия для стерилизации материала, данный вариант печати дешевле, а при интраоперационном повреждении изготовленного импланта можно в кратчайшие сроки (в течение 10—15 мин) изготовить новый. При этом к недостаткам можно отнести удлинение времени операции за счет переноса части процесса изготовления импланта в операционную.

Печать готового импланта дает финальный продукт, что экономит время в операционной. Однако повреждение в ходе интраоперационной подгонки или нарушение стерильности импланта создают угрозу всему этапу реконструкции. Кроме того, предъявляются более жесткие требования к методам и качеству стерилизации, хранения и транспортировки изделия.

Объем резекции и реконструкции

Для виртуального моделирования резекции и планирования объема реконструкции реализации краниоорбитального костного дефекта необходимы следующие технические компоненты:

— DICOM-просмотрщик с возможностью совмещения серий изображений исследований различной модальности (КТ и МРТ);

— программа для сегментации структур из нейровизуализационных исследований (выделение фрагментов костных структур и мягкотканных элементов различной плотности);

— программа для моделирования 3D-объектов.

Для успешного проведения одномоментной краниоорбитальной реконструкции критически важно предоперационное планирование, в том числе планирование объема костной резекции.

M.B. Pritz и соавт. перед установкой индивидуальных имплантов из ПММА у двух пациентов с ГМК планировали объем резекции костных структур на стереолитографических моделях. Какие-либо интраоперационные технологии сопоставления объемов проводимой резекции с объемом, выполненном на искусственной модели не использовались [8]. В таких условиях точное достижение запланированного объема резекции является сложной задачей.

G. Gerbino и соавт. в своей работе описали использование специальных трафаретов, которые обозначали наружные границы резекции костных структур. После моделирования пациент-специфического импланта планировался и производился индивидуальный трафарет (cutting guide), в соответствии с размерами которого во время операции удалялась пораженная костная ткань [9]. B.L. Eppley и соавт. в двух случаях одномоментной реконструкции после удаления фиброзной дисплазии планировали костную резекцию на стереолитографических моделях, после чего создавались силиконовые трафареты, которые использовались интраоперационно [10]. Существенным недостатком данного метода является невозможность его использования для оценки глубины резекции костных структур (в частности в области крыши глазницы, ВГЩ и НГЩ, зрительного канала, СЧЯ).

Broeckx и соавт. выполняли резекцию гиперостотической менингиомы с использованием трафарета и безрамной навигации [11]. Эта методика является более прогрессивной и позволяет контролировать объем резекции в глубине операционной раны. Недостатком является увеличение продолжительности этапа операции. Кроме этого, данная методика, позволяя оценить объем выполненной резекции, не обеспечивает удобного его сопоставления с запланированным объемом удаления костных структур.

На наш взгляд, оптимальным является сочетание печатных трафаретов и интраоперационной навигации с предварительно загруженным в навигационную систему объемом планируемой резекции. Подобная методика была описана F. Jalbert и соавт. и способна обеспечить максимально быстрый и точный контроль объема удаления гиперостоза [12].

Заключение

Одномоментная реконструкция костных дефектов после удаления краниоорбитальных и краниофациальных менингиом с помощью индивидуальных имплантов оказывает ряд положительных эффектов. Возможность создания импланта любых форм и размеров позволяет увеличить объем костной резекции, повышая радикальность удаления опухоли, и тем самым снизить риск рецидива опухоли. Восстановление геометрии костных структур, приближенной к нормальной, позволяет обеспечить оптимальный функциональный и косметический результат лечения. Кроме того, проведение этапов резекции опухоли и реконструкции сложного хирургического дефекта за одно оперативное вмешательство снижает риски, связанные с повторными операциями.

Новизна технологии и отсутствие необходимого практического опыта ее применения на данный момент делает каждую операцию уникальной. Не разработаны рекомендации по последовательности и объему резекции пораженных костных структур с учетом последующей высокоточной имплантации с применением различных по свойствам материалов, отсутствуют алгоритмы проектирования импланта в зависимости от объема реконструкции и специфики реконструируемых зон. Эта часть работы по одномоментной реконструкции на данный момент является самой неисследованной и в то же время актуальной.

Одномоментная реконструкция пациент-специфическим имплантом после удаления гиперостотической краниоорбитальной менингиомы является технически сложным вмешательством, успех которой зависит от опыта хирурга, применяемых технологий и материалов. Разработанное отечественное программное обеспечение и аппаратура для 3D-печати позволяют производить моделирование и предоперационную подготовку на необходимо высоком уровне. Уровень отечественных разработок в области биологически инертных полимеров и систем титановой фиксации не обеспечивают полную воспроизводимость технологии реконструкции.

Предметом дальнейшего изучения должно являться совершенствование методик предоперационного планирования и дальнейшая разработка «идеального» материала для изготовления индивидуальных костнозамещающих имплантов.

Исследование выполнено в рамках проекта Минобрнауки №075-15-2021-1343.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Ласунин Н.В.

Сбор и обработка материала — Ласунин Н.В.

Редактирование — Черекаев В.А., Абдуллаев А.Н., Окишев Д.Н., Григорьева Н.Н.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.