Извечное стремление врачей овладеть видением патологического очага до начала лечения на протяжении тысячелетий оставалось абсолютно субъективным - целиком зависимым от воображения и практического опыта конкретного специалиста. Однако уже в древних анатомических таблицах встречаются изображения рассеченных органов. До нас дошли анатомические зарисовки, выполненные в ХVI веке на основании изучения человеческого организма путем вскрытий. Таковы, например, изображения мозга, сердца и глаза в поперечном сечении, выполненные в 1555 г. Г.Б. Везалием. После Везалия Е. Бартоломео Евстахий (1564), Амбруаз Паре (1607) изображали мозг в поперечном сечении. Продольные рисунки рассеченного черепа, рисунки глаза, уха, матки и других органов в разрезе встречаются в работах Леонардо да Винчи, Вальверде, А. Спигеля и других великих мужей ХVI века. Наконец, в ХVIII веке А. Галлер издал рисунки черепа и носовых ходов в продольном сечении (1743). А.Т. Земмеринг первым точно начертил мозг, рассеченный продольно посередине с абсолютной доподлинностью. На рисунках Ф. Вик-д’Азира (1786) мы видим уже множество распилов мозга в различных направлениях. В 1852 г. да Карпи издает труд «Введение в анатомию», в котором представляет рисунки рассеченного поперек мозга. В ХIХ столетии почти все анатомические таблицы представляют различным образом рассеченные череп, мозг, органы чувств и др. Анатомические труды Ж. Клоке содержат изображения рассеченных суставов. Наконец, Э. Хушке в 1844 г. издал десять рисунков поперечных распилов шеи, грудной клетки, брюшной полости и таза, проведенных на трупе 18-летней девушки. В объяснениях к таблицам он писал: «Хотя мы уже имеем отдельные хорошо сделанные поперечные сечения некоторых частей трупа, однако же распилы еще никогда не проводились через весь труп, что было бы весьма небезинтересно для изучения его участков и для топографической анатомии».

Большую роль в развитии анатомии сыграла Российская академия наук. Кафедра анатомии и физиологии Российской академии наук, анатомические театры при Генеральных сухопутном и адмиралтейском госпиталях способствовали активному развитию анатомических исследований и положительно отразились на подготовке врачей в области анатомии. Исключительное значение для развития естественных наук, в том числе и анатомии, имели труды М.В. Ломоносова. Из членов Российской академии наук, живших и работавших в Петербурге в начале ХIХ века, проблемами анатомии занимались Д. Бернулли, И. Дювернуа, И. Вейтбрехт, А.П. Протасов, П.А. Загорский и др.

Однако великие ученые ХVI-ХVIII веков предпочитали скорее простые рисунки, нежели точные чертежи распилов. Анализируя анатомические труды предшественников, Н.И. Пирогов писал: «Итак, из изложенных замечаний о распилах следует, что применяемые до настоящего времени отдельные анатомические пособия вряд ли являются достаточными для исследования положения органов. Ибо все анатомы рассекали в трупах определенные участки тела и различные органы, не иначе как в целом меняя их расположение, и распилы свои они проводили не в едином порядке и не искусно. Но, однако, никто до меня, насколько я знаю, никогда не применял ни такой манипуляции, когда замороженное человеческое тело изучается таким образом, что, подобно бревну, последовательно в трех направлениях распиливается на тончайшие пластины, ни скульптурного метода исследования замороженных внутренностей» [2].

Осуществляя свой замысел, Н.И. Пирогов провел многочисленные распилы в трех измерениях замороженных человеческих трупов. Распилы выполнялись механической пилой, сконструированной наподобие той, которой мастера-краснодеревщики обычно рассекают дерево на тончайшие пластины. Все участки тела распиливались таким образом, чтобы отдельные области замороженного тела разделялись послойно на множество параллельных дисков - либо поперечных, либо продольных, либо переднезадних, либо косых толщиной 1", ½", ¼" (1" - один французский дюйм, равен 2 см). Затем стекло или бумагу разлиновывали на маленькие ровные квадраты и так прикладывали к дискам, чтобы плоскости совершенно совпадали, и просвечивающие части с математической точностью перерисовывали на разлинованную бумагу. Таким способом точнейшим образом были обрисованы расположение и внешний вид областей тела и органов в соответствии с их естественным положением. А чтобы лучше было рассматривать различные изгибы перегородок и более глубоко расположенные органы и их границы (например, складки плевры, брюшины, сальники, клапаны сердца), серозная жидкость или замерзшая кровь «распускались теплой водой; слои, соединенные холодом, постепенно раздвигались, кусочки льда осторожнейшим образом удалялись анатомическими щипцами». Границы серозных оболочек, лишенные внутренностей, на рисунках обводились тремя линиями, из которых средняя обозначала cavea seroza, остальные две - lamina parietalis и lamina visceralis.

При проведении распилов Н.И. Пирогов ставил цель: 1) показать вид и форму полостей, которые включают органы чувств, их расположение и границы; 2) исследовать взаимное расположение и способ, каким устроены промежуточный, продолговатый мозг, ганглии и желудочки мозга; 3) продемонстрировать в подлинном виде положение органов, направление, границы и кривизну каналов, ямок и пазух; 4) исследовать ряды и слои основных мышц, сосудов и нервов. Для тщательного исследования расположения частей тела, которые изменяются при различных движениях, на холод помещали части трупов как сильно согнутые, так и растянутые, как отведенные, так и вывихнутые или сломанные; затем же в замороженном состоянии их рассекали в трех направлениях.

Таким образом, составилось систематическое изложение разрезов всех частей тела, содержащее до 240 таблиц, изображающих более 1000 разрезов, снятых с натуры в естественной величине. Первые рисунки распилов, проведенные этими методами на замороженных трупах, были обнародованы Н.И. Пироговым в 1851 г. в Петербурге. В 1853 г. первые страницы этого труда были предложены на суд Парижской академии наук. На основании этого во Франции было издано восемь выпусков 50 рисунков труда Н.И. Пирогова со следующим названием: «Иллюстрированная топографическая анатомия распилов замороженного человеческого тела, проведенных в трех направлениях».

Полное издание выдающегося труда Н.И. Пирогова «Иллюстрированная топографическая анатомия распилов, проведенных в трех измерениях через замороженное человеческое тело», или, кратко, «Ледяная анатомия», вышло в свет на латинском языке в 1859 г. в Петербурге. С полным правом и основанием можно утверждать, что создание «Анатомии» является величайшим научным и гражданским подвигом, равных которому не было в истории медицинской науки [3, 4]. Труд состоит из четырех томов. Первый том был посвящен описаниям распилов головы, шеи и позвоночного столба. Во втором томе представлены поперечные распилы полости грудной клетки, в третьем - поперечные распилы полости живота, мужского и женского таза, в четвертом - распилы, проведенные в трех направлениях через конечности и суставы верхних и нижних конечностей. В этих трудах детальнейшим образом представлены рисунки с подробным объяснением каждого и обозначением входящих в него анатомических элементов. В пояснительном тексте даны скрупулезное описание таблиц, общий обзор топографии той или иной части тела или полости, патологоанатомические заключения. Описана топография фасциальных влагалищ, нервных стволов, сосудов. Описание характеризуется продуманным подбором каждого слова, каждого оборота речи. С особой тщательностью были выполнены распилы головы, органов чувств, шеи и позвоночника и представлено детальное описание каждого анатомического распила как неизмененных органов, так и органов, подверженных болезням. Н.И. Пирогов писал: «Наши методы исследования могут быть полезны не только для топографической анатомии, но и для гистологии и патологии. Поэтому мы прилагаем к нашему труду множество рисунков, на которых представлены состояния органов, измененных болезнью». Предложенный Пироговым метод распилов замороженных трупов заставил заново пересмотреть основы топографической анатомии, так как распилы, проведенные в трех взаимно перпендикулярных направлениях, создавали истинное представление о топографии органов, их взаиморасположении, величине и форме.

В результате анатомических изысканий Н.И. Пирогов делает ряд выводов, по выражению автора, «наиболее достойных описания». Вот краткое их изложение:

1. За исключением носа, глотки, бронхов, пищевода, кишечника и ячеек сосцевидного отростка, нет никакого свободного или заполненного воздухом промежутка. Также видно, что стенки отдельных полостей тела и всех каналов так примыкают одна к другой, что не остается никакого пустого пространства.

2. Ствол мозга расположен не в горизонтальном положении, как это изображено во всех таблицах прославленнейших анатомов, а в косом, и притом таким образом, что его задняя оконечность отклонена вниз. Это положение ствола в большой степени благоприятствует циркуляции и оттоку спинномозговой жидкости.

3. Распилы показали направление и разнообразие форм пазух, полостей и каналов черепа.

4. При сгибании и разгибании головы изменяются форма глотки и направление надгортанника.

5. Распилы самым явственным образом доказывают, что причину различных наклонений таза и различного угла поясничных искривлений следует прежде всего искать в положении и форме V поясничного позвонка, чей корпус всегда имеет форму конуса. Кроме того, исследовательская манипуляция подтверждает, что место движения находится в трех частях позвоночника: а именно в соединениях III, IV и V шейных позвонков, IX-XII спинных позвонков и трех поясничных позвонков - III, IV и V.

6. Сердце состоит в некотором роде из двух частей, из которых одна (conus arteriosus et pars atriorum) закреплена и неподвижна, а другая очень подвижна. Хотя сердце имеет разное направление, его венозные и артериальные устья расположены в одной и той же плоскости.

7. Топография желудка зависит от его наполнения. При пустом желудке большая кривизна обращена к передней части, при растянутом - вниз. Имеется разнообразие в положении поперечной ободочной кишки.

8. От различия в положении aperture vesicalis зависит разнообразие формы мочевого пузыря.

9. Положение матки почти никогда не соответствует центральной оси таза. Тело матки никогда не направлено по перпендикуляру. Различное направление отверстия матки зависит скорее от случайных причин, чем от органического изменения ткани.

10. Нередко случается так, что одно и то же влагалище, включающее в верхней части конечности две или три мышечные связки, ниже раздваивается, отделяется перегородками. Из-за такого разделения влагалищ число их у нижних оконечностей органов в 2 или 3 раза больше.

11. В конечностях, кроме костного скелета, образуются другие фиброзные соединения тех самых мышц и сосудов, прикрепленных к костному скелету.

12. При движении различные точки соединения отдельных костей то движутся относительно друг друга, то соприкасаются одна с другой.

Каждый раздел анатомии, помимо описания, сопровождается хирургическими выводами, в которых даются рекомендации по проведению оперативных вмешательств и различных манипуляций, нередко совершенно оригинальных. Из всего представленного выше явствует, сколь велики научный вклад и масштабность проведенной работы. Почти через 50 лет после выхода «Ледяной анатомии» С.Н. Делицин писал: «…Общее впечатление, производимое Пироговским атласом распилов замороженных трупов, есть впечатление величественное, грандиозное. Перелистывая эти фолианты, воображая себе тот гигантский труд, который должен был быть положен в основу этого великого произведения, едва можно верить, что все это создано силами и стараниями одного человека, в сравнительно весьма небольшой промежуток времени, при самых скромных средствах, при убогой обстановке тогдашнего анатомического театра, при удручающих нравственных потрясениях, которым подвергался и жертвою которых был в то время творец ледяной анатомии».

Атлас после выхода в свет сразу стал библиографической редкостью. Объединение финансовых усилий московского и петербургского врачебных сообществ оказалось недостаточным для повторного издания даже атласа хирургической анатомии артерий и фасций, считавшегося менее затратным, чем переиздание большого атласа топографической анатомии. Переиздание последнего было осуществлено только в 1996 г., когда решением Научного центра хирургии Российской академии медицинских наук «Ледяная анатомия» Н.И. Пирогова была впервые переведена на русский язык и отпечатана благодаря творческому и некоммерческому участию в работе коллектива Экспериментальной типографии и ее директора Г.И. Высоцкого. Инициаторами и главными редакторами труда стали академик РАН и РАМН Б.В. Петровский и академик РАМН Б.А. Константинов, редактором - проф. И.В. Богорад [5].

Совершенно очевидно, что методологические подходы к изучению нормальной и патологической анатомии, заложенные в трудах Н.И. Пирогова, на столетия опередили развитие медицинской науки. Только в конце ХХ века появилась возможность получать изображения человеческого тела в трех измерениях. Этому предшествовало сделанное более 100 лет назад открытие В.К. Рентгена, исключительная значимость которого позволила не только получать изображение патологических изменений без внедрения в организм, но и сделало это изображение документируемым, объективным. За 100-летнюю историю развития рентгеновских методов исследования технологическая вооруженность и диагностические возможности лучевой диагностики значительно возросли. Изобретение в начале 70-х годов компьютерной томографии (КТ), а несколько позже магнитно-резонансной томографии (МРТ) было воспринято как крупнейший вклад в развитие лучевой диагностики с момента открытия рентгеновских лучей. Получаемая этими методами информация абсолютно объективна, так как основана или на градиенте поглощения энергии рентгеновского излучения (при получении компьютерно-томографических изображений), или на различии испускаемых различными тканями при определенных условиях электромагнитных сигналов (при получении магнитно-резонансного изображения). Изучая рисунки, выполненные Н.И. Пироговым, и сравнивая их с изображениями, получаемыми сегодня с помощью современных методов медицинской визуализации, мы убеждаемся в их абсолютной идентичности. При этом восхищает точность, с которой были отображены и описаны в атласах Н.И. Пирогова элементы головного мозга, грудной, брюшной полостей, топография сосудов, нервов, фасциальных влагалищ.

На рис. 1 (здесь и далее см. рисунки на цв. вклейке)

«На всем теле, которое мы изображаем разделенным на множество дисков при помощи проведенных в одном направлении сечений, отдельные диски, исследованные порознь, нисколько не дают точного знания о расположении органов. Если же представить, что все диски одного и того же участка в различных телах, распиленных в трех направлениях, расположены один после другого в том самом порядке, в котором они рассекались, то можно не сомневаться, что эти диски, будучи рассмотренными в совокупности, дадут нам понятие и о расположении, и о соединении, и о внешнем виде частей тела».

Сложность, а следовательно, и опасность выполняемых хирургических операций требуют значительно более полных знаний о патологических изменениях и максимально точных расчетов основных этапов хирургического вмешательства. Это чрезвычайно важно не только с точки зрения правильного выбора тактических решений, но и для обеспечения полноценной подготовки операций во всем их многообразии. Данные обстоятельства существенно повышают требования к диагностической информации, которая содержится как на аксиальных изображениях, так и в различных многоплоскостных реконструкциях. За относительно короткий период существования КТ и МРТ достигнуты немалые успехи в диагностике заболеваний. Технологические достижения в области оборудования и программного обеспечения привели к кардинальному расширению сферы применения этих методов. Диагностические методы, способные создавать детальные изображения, получили наибольшее распространение в современной хирургии. Они позволяют получать изображение патологического очага и изучать его топографоанатомические соотношения с окружающими органами, представлять исследуемые объекты с высокой степенью пространственного и контрастного разрешения, количественно оценивать их размеры, структуру, объем и фиксировать получаемое изображение для последующего анализа. Болюсное контрастное усиление дает возможность видеть крупные сосуды, качественно и количественно оценивать степень кровенаполнения нужного участка исследуемого объекта и, таким образом, рассчитывать кровоток.

Программное обеспечение современных компьютерных томографов позволяет проводить различные реконструкции первичных изображений [1]. Вот некоторые из них.

Мультипланарные реконструкции (МPR) - это плоскостное (2D) изображение, при котором все сканы области интереса строятся из пикселов, находящихся на траектории желаемой плоскости. Все остальные данные, расположенные вне заданной плоскости, исключаются из преобразования. Такое изображение является более наглядным и привычным для клиницистов и помогает детализировать топографоанатомические соотношения. Мультипланарная реконструкция является достаточно надежным инструментом для выявления анатомии сосудов, патологических процессов и планирования операции (рис. 4).

Затеняя поверхность объекта, т.е. моделируя искусственную освещенность, можно получить объемную реконструкцию объекта. На этом основана методика построения изображения оттененных поверхностей (SSD). Трехмерное моделирование на основе изображений оттененных поверхностей предполагает установление одного или двух порогов плотностных характеристик изучаемого объекта. Все значения, находящиеся в пределах выбранного интервала, участвуют в построении изображения, в то время как все остальные устраняются. Результатом является исключение до 99% информации из всей совокупности данных, получаемых при спиральном сканировании. Окончательные результаты можно редактировать, используя другие программы, которые позволяют окрашивать объекты в различные цвета (рис. 5).

Если поверхность изучаемых объектов является полупрозрачной, программа определяется как техника объемного преобразования (VRT). Полученное трехмерное изображение можно произвольно вращать на экране монитора для выбора оптимальных проекций, удалять фрагменты изображения, подсвечивать интересующие детали.

Не меньшее значение имеет методика объемного преобразования плотностей или проекции интенсивности. Она представляет собой программу, при которой в существующем объеме данных произвольно задаются направления, состоящие из совокупности условных прямых, вдоль которых все коэффициенты ослабления преобразуются в соответствии с определенной математической процедурой. Чаще применяется программа максимальной интенсивности (MIP). При данной методике компьютер выбирает максимальные значения каждого элемента воксела во всем объеме данных соответственно желаемым проекциям. Изображения представляются в режиме серой шкалы в виде картинок, напоминающих рентгеновские снимки. Однако конечное изображение оказывается фактически двухмерным, плоскостным и в отличие от SSD и VRT лишенным глубины. Программа MIP наиболее широко распространена в ангиографических процедурах, поскольку конечное изображение оказывается весьма близким к получаемому при обычной ангиографии. Используя контрастное усиление, можно получить изображения сосудистых структур органов в различные фазы перфузии (рис. 6).

При использовании методики преобразования по проекциям минимальной интенсивности (mIP) появляется возможность регулировать глубину прозрачности определенных вокселов и таким образом видеть изолированно объекты, плотность которых различается незначительно. Преимущество этой методики заключается в возможности визуализации границ органа и очагового образования, несмотря на низкий градиент плотности между ними (рис. 7).

Представленные разновидности лучевых изображений позволяют клиницистам увидеть нужные объекты в таких ракурсах, которые в реальных условиях, на операционном столе, недостижимы. Естественно, что при изучении таких данных возникла идея «виртуальной операции», когда на экране монитора, манипулируя изображениями, созданными на основе трехмерных реконструкций после обследования конкретного пациента, хирург рассчитывает желаемый или возможный вариант оперативного вмешательства [1]. Таким образом создается документальный план операции, а фиксируемыми данными проигрываются главные тактические решения с учетом возможных осложнений (рис. 8).

Таким образом, в основании многих достижений современной медицины как в области лучевой диагностики, так и в клинической практике лежат выдающиеся масштабные труды и научный вклад Н.И. Пирогова в топографической и патологической анатомии. Величайшие работы Н.И. Пирогова оказались пророческими для дальнейшего развития и усовершенствования рентгенологических методов исследования, повышения технологий и диагностических возможностей лучевых методов, которые в будущем медицинской практики достигнут наивысшего уровня.