Введение
Сегодня фотография является обширно применяемым инструментом в пластической хирургии для наблюдения и анализа различных участков человеческого тела. Пластическим хирургам часто необходимо фиксировать весь процесс вмешательства. Это включает этапы фотодокументации пациента во время консультации, непосредственно в ходе операции, а также после ее завершения. В зависимости от цели использования изображения условно делятся на две основные группы [1].
Первая группа представляет собой сравнительные снимки, на которых отображаются проблемные зоны до и после проведения процедуры, что позволяет оценить достигнутый результат. Вторая группа включает изображения с краткими пояснениями, описывающими ход операции или саму методику. Такие фотоархивы полезны как для обмена клиническим опытом между коллегами, так и для проведения научных работ, поскольку предоставляют наглядные сведения о подходах к решению конкретных задач. В профильной литературе представлено большое количество работ, посвященных достоинствам, недостаткам данной методики и нормативным требованиям к ней. До повсеместного внедрения анатомической фотографии визуализация в медицине в основном осуществлялась с помощью схематических или художественных изображений, похожих на те, что приведены в старинных анатомических атласах. Но с появлением фотографии такие изображения начали терять свою актуальность из-за серьезных ограничений. В первой половине XX века A.G. Bettman впервые опубликовал фотографии пациентов до и после операции с результатами пластики лица [2]. Тем не менее фотодокументация со временем начала терять позиции из-за таких недостатков, как необходимость в специальном фотооборудовании и освещении для получения качественных снимков без искажений цвета и с необходимой детализацией [3]. Новейшие технологии обработки снимков открывают возможности для более глубокого анализа. По сравнению с чертежами и схемами прошлых лет фотография проигрывает 3D-визуализации. Трехмерное моделирование все чаще применяется в разных сферах. Технологии объемной визуализации дают возможность наиболее достоверно воспроизводить форму и размеры объектов, тем самым устраняя ключевой недостаток рисунков, схем и фотографических снимков — невозможность точно отображать пространственные анатомические детали. Отмечено, что 3D-моделирование делает информацию более наглядной, облегчает восприятие и позволяет тщательно анализировать объемные параметры конкретных областей [4—8]. Кроме того, статическая природа плоских изображений значительно лимитирует их применимость для полноценной оценки (рис. 1). Использование 3D-моделирования лица пациентов при проведении пластических операций значительно расширяет спектр решаемых задач и повышает качество анатомических деталей.
Рис. 1. Методы визуализации, наиболее часто используемые в пластической хирургии.
а — схема или рисунок; б — фотография; в — объемная визуализация.
Цель исследования — оценить эффективность применения оптической системы Cognitens WLS400M (Hexagon Metrology S.p.A., Италия) для сверхточных измерений и контроля результатов во время оперативного вмешательства при проведении лифтинга лица.
Материал и методы
В дополнение к традиционной фотосъемке для достоверной фиксации и последующего анализа результатов хирургического вмешательства применяли оптическую систему Cognitens WLS400M (Hexagon Metrology S.p.A., Италия) — сканирующее устройство белого света. Оно оснащено тремя цифровыми камерами с разрешением 4 мегапикселя. Принцип работы основан на проецировании на анализируемую область случайного светового изображения с использованием лазерных светодиодов, после чего фиксируется серия изображений, позволяющая создать трехмерную модель. Обработка данных осуществляется на компьютере под управлением MS Windows посредством программного обеспечения CoreView (raw). Система обеспечивает получение точной размерной информации независимо от формы и структуры объекта. Благодаря визуализации отклонений с применением цветовых шкал становится возможным создание детализированных 3D-моделей, пригодных для последующего анализа (рис. 2).
Рис. 2. Оптическая система Cognitens WLS400M.
Для наглядной демонстрации принципа работы таблицы цветового перекодирования и ее практического применения производилось сканирование лица с имитацией эффекта «надутых щек». Первоочередно выполняли базовое сканирование в статике, после чего пациенту предлагали «надуть» щеки и проводили повторное сканирование. Созданные снимки совмещали и подвергали анализу (рис. 3).
Рис. 3. Сканирование лица с имитацией эффекта «надутых» щек.
а — расслабленное лицо; б — щеки «надуты»; в — совмещение моделей.
При анализе совмещенной 2D-модели серьезных изменений в области щек обнаружено не было, что также имеет значение при интерпретации фотоданных. Наложенные модели позволяют точно оценивать смещения благодаря системе цветового перекодирования, что помогает выявить степень отклонения, которое является следствием перемещения мягких тканей лица. В исследовании приняли участие 8 женщин, возраст которых был от 38 до 56 лет, обратившихся за хирургическим омоложением лица. Пациенток распределили в 2 группы: основную (n=4) и контрольную (n=4).
У женщин основной группы до оперативного вмешательства выполнены как стандартная визуализация, так и трехмерное сканирование с использованием оптической системы Cognitens WLS400M (рис. 4).
Рис. 4. Обследование пациентки основной группы.
а — фотография; б — объемная визуализация лица.
У пациенток контрольной группы проводилась только стандартная фотосъемка с применением различных проекций. Через 6 мес после хирургического омоложения лица вторично сделаны 3D-визуализация и фотографии пациенток основной группы. Кроме того, равным образом выполнена повторная съемка участниц контрольной группы с применением идентичной проекционной методики, а полученные изображения сравнивали с данными, полученными до оперативного вмешательства. Важно, что ни у одной пациентки не было осложнений, способных повлиять на итоговые результаты или замедлить восстановление. Все собранные данные впоследствии загружались в программное обеспечение CoreView для анализа. Метод сопоставления плоскостей смещения с применением цветового перекодирования (рис. 5) позволяет результативно сопоставлять дооперационные и послеоперационные данные. Значение «0» — полное совпадение или отклонение не более 1 мм — отмечено зеленым цветом. Синим цветом указаны отрицательные отклонения, свидетельствующие о смещении внутрь относительно исходной поверхности, а красным — положительные отклонения, означающие смещение наружу.
Рис. 5. Шкала девиации на основе перекодировки цветов в миллиметры.
Сравнивая данные, полученные до и после операции, удалось создать спектральное изображение лица, отражающее распределение изменений (рис. 6).
Рис. 6. Спектральная картина 3D-модели лица, полученная в программе CoreView при сопоставлении измерений до и после операции.
Результаты
Отрицательные смещения зафиксированы в зонах носогубных складок, шейно-подбородочного угла, а также по боковым поверхностям шеи и щек. Напротив, положительная девиация наблюдалось в области скул и в периорбитальной зоне (таблица).
Степень девиации в разных областях лица и шеи
| Протокол | Область, степень девиации, мм | ||||||||||
| периорбитальная | скуловая | носогубная складка | шейно-подбородочный угол | боковая поверхность шеи | боковая поверхность шеки | ||||||
| П | Л | П | Л | П | Л | — | П | Л | П | Л | |
| 1 | +2,3 | +2,3 | +2,3 | +2,3 | –0,5 | –0,5 | –9,2 | –2,3 | –2,3 | –1,3 | –1,3 |
| 2 | +1,3 | +1.5 | +1,9 | +1,8 | 0 | 0 | –6,7 | –2,5 | –1,6 | –2,4 | –2,3 |
| 3 | +1,9 | +2,3 | +1,9 | +1,7 | –1,6 | –1,9 | –5,2 | –1,7 | –1,3 | –1,4 | –1,2 |
| 4 | +2,5 | +2,6 | +2,3 | +2,5 | –1,3 | –1,3 | –6,7 | –2,4 | –2,4 | –1,5 | –1,6 |
Примечание. П — правый; Л — левый.
Эти изменения связаны с перераспределением мягких тканей, происходящим в процессе проведения операции по омоложению лица. Сравнение степеней отклонения в анатомических зонах позволяет оценить влияние конкретной хирургической техники на соответствующую область, а также судить об общей эффективности примененного метода. Различия в выраженности отклонений могут быть обусловлены как особенностями выбранной хирургической методики, так и индивидуальными факторами, не связанными напрямую с операцией.
В процессе анализа снимков, сделанных различными способами, решались такие задачи, как проведение антропометрических измерений, оценка эффективности проведенной операции, определение площади конкретных зон лица, локализация шейных позвонков, измерение углов нижней челюсти, а также количественная оценка отклонений плоскостей лица в определенных зонах.
Антропометрические измерения. При работе исключительно с фотоснимками, без использования эталонных ориентиров или специализированного программного обеспечения, нельзя добиться высокой точности в антропометрии. Программное обеспечение CoreView позволяет выполнять подобные измерения с точностью до 0,1 мм.
Оценка хирургических результатов. С целью оценки результатов операции можно применять как фотографии, так и трехмерные модели. Однако фотоснимки дают преимущественно субъективное и ограниченное по информативности плоскостное представление. Объективные цифровые показатели отклонения, полученные в результате 3D-сканирования, позволяют точнее отразить эффект выполненного оперативного вмешательства. Объемные спектральные изображения дают более четкую визуализацию изменений, чем двухмерные фото.
Измерение площади конкретных областей лица. Подобное измерение на фотоснимках невозможно. Система CoreView позволяет точно измерить площадь той или иной выделенной зоны лица с минимальной погрешностью.
Измерение шейно-подбородочного угла и угла нижней челюсти. Данные значения могут быть установлены как с помощью двухмерных снимков, так и на 3D-моделях.
Заключение
Представленная технология делает возможным получение объемных изображений для более точного анализа происходящих изменений, открывает перспективы не только для оценки результатов операций, но и для предварительного планирования той или иной процедуры. Современное оборудование и программное обеспечение позволяют создавать высокоточные 3D-модели.
Преимущества трехмерной модели лица:
— возможность точно визуализировать форму и структуру лица, что способствует детальному планированию операций;
— высокая точность воссоздания анатомии с минимальными искажениями;
— возможность отслеживания мельчайших изменений рельефа мягких тканей;
— проведение измерений любой степени сложности;
— повышенное удобство при анализе полученных данных.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.