Одонтогенные кисты челюстей — одна из наиболее распространенных патологий, которая составляет 8—10% от всех заболеваний челюстно-лицевой области [1]. Так, в одном из последних исследований установлено, что количество резидуальных кист увеличилось, а радикулярная киста была признана самой распространенной кистой челюстей. Частота выявления радикулярных кист составила 57,3% от общего объема выборки. Второй наиболее распространенной кистой является фолликулярная киста [2].

Хирургическая стратегия и навигационные подходы при удалении образований челюстей основаны на предоперационных объемных данных, т.е. компьютерной томографии (КТ). Однако в настоящее время интеграция предоперационного планирования в клиническую картину проводится как мысленное упражнение. Кроме того, полость рта имеет сложную анатомию и множество анатомических структур, которые находятся в постоянной динамике.

Преодолеть перечисленные ограничения можно путем прямого наложения медицинских изображений на анатомические образования через дополненную реальность, которая применяется в ортогнатической и пластической хирургии, при некоторых нозологических единицах в челюстно-лицевой области [3—5]. Интраоперационная визуализация изображений, полученных на основе предоперационных данных (КТ), дополненная местоположением отслеживаемого наконечника инструмента, может способствовать совершенствованию методов хирургического лечения объемных образований челюстей при помощи специализированных программ и маркеров [6, 7].

Цель исследования — изучение возможности применения технологии дополненной реальности в качестве навигационной системы в хирургическом лечении одонтогенной кисты верхней челюсти.

Материал и методы

Пациент А., 38 лет, обратился в клинику челюстно-лицевой хирургии НИИ стоматологии и челюстно-лицевой хирургии ФГБОУ ВО «ПСПбГМУ им. И.П. Павлова» Минздрава России с жалобами на дискомфорт в области зубов 27—28.

Из данных анамнеза: около 10 лет назад проводилось оперативное вмешательство по поводу объемной кисты верхней челюсти в области зубов 22—25 в объеме цистэктомии и резекции верхушек корней зубов, выступающих в кисту. Послеоперационный период протекал без особенностей. Около 1 мес назад отметил дискомфорт в области зубов 27—28.

Status localis: при осмотре лицо пациента симметрично. Кожа лица физиологической окраски, без патологических высыпных элементов. Открывание рта в полном объеме, безболезненное. Глотание безболезненное. Зубы 21—28 являются опорными для мостовидного металлокерамического протеза. Пальпация по верхнему своду преддверия справа и слева безболезненная. Пальпация в области fossa canina справа и слева безболезненная. Регионарные лимфатические узлы не пальпировались. Во рту слизистая оболочка бледно-розовая, умеренно увлажнена. На момент осмотра носовое дыхание не затруднено, отделяемого из носовых ходов нет.

Выполнена конусно-лучевая КТ (КЛКТ) верхней челюсти: в проекции зубов 22—26 визуализируется дефект альвеолярного отростка. Местами отмечается нарушение целостности вестибулярной и небной кортикальных пластинок (состояние после оперативного вмешательства? состояние после удаления кисты?), признаки деструкции костной ткани отчетливо не определяются. Зубы 27 и 28 после эндодонтического лечения, в области верхушек корней определяется очаг деструкции костной ткани с довольно четкими, относительно ровными контурами неправильной овальной формы, вдающийся в просвет левой верхнечелюстной пазухи; щечная кортикальная пластинка истончена, оттеснена кнаружи, местами отмечается нарушение ее целостности.

Диагноз: киста верхней челюсти в области зубов 22—25 (состояние после комплексного лечения в 2010 г.). Киста верхней челюсти от зуба 27.

Для получения трехмерного представления об образовании и его взаимосвязи с окружающими структурами DICOM-файл рентгенологического исследования был загружен в программу сегментации медицинских изображений с открытым исходным кодом 3D-slicer. Выполнена сегментация контуров кисты, которая была удалена ранее (киста 1), и кисты от зуба 27 (киста 2), а также ближайших анатомических образований.

Обнаружено, что костные границы обеих кист находятся в непосредственной близости друг от друга. Киста 1 частично заместилась фиброзной тканью. Медиальный щечный корень зуба 27 на ¹/₃ выстоит в полость кисты 2.

С учетом больших размеров образования, его расположения и статуса зубов принято решение о проведении цистэктомии и резекции медиального щечного корня зуба 27. Выполнено компьютерное планирование зоны оперативного доступа с учетом тесного расположения обеих кист и верхушек корней. Спланировано оптимальное место входа для эндоскопов с углами обзора 0, 30 и 75°.

В соответствии с разработанной технологией использования дополненной реальности при проведении хирургических операций [6] проведены следующие мероприятия.

Использована специально разработанная рамка-держатель для маркера дополненной реальности [7]. Выполнено рентгенологическое исследование (КЛКТ). В момент выполнения исследования держатель для маркера закреплен на голове пациента.

В компьютерную программу сегментации медицинских изображений с открытым исходным кодом загружали данные рентгенологического исследования (DICOM-файл) и проводили ручную сегментацию интересующих образований и планирование оперативного доступа для эндоскопа, где зона его визуализации будет оптимальной (рис. 1).

Рис. 1. Конусно-лучевая компьютерная томография головы. Сегментированное изображение кисты (красная), оперированной ранее, и кисты (желтая), образованной вновь.

По рентгеноконтрастным меткам, встроенным в держатель, происходят калибровка и привязка рентгенологических данных пациента к положению держателя и закрепляемого в нем маркера. Полученные данные загружают в очки дополненной реальности (рис. 2). С целью снижения травматичности операции и улучшения визуализации границ образований было принято решение провести оперативное вмешательство под контролем эндоскопа. Для этого использовался жесткий эндоскоп Karl Storz с углами обзора 0, 30 и 75°. Для достижения максимальной точности хирургического вмешательства изготовлена система отслеживания кончика эндоскопа в смешанной реальности в режиме реального времени (рис. 3).

Рис. 2. Голограмма сегментированных образований.

Рис. 3. Маркер дополненной реальности зафиксирован на рукоятке эндоскопа.

Во время оперативного вмешательства маркер дополненной реальности (маркер 1) снова был закреплен на голове пациента в исходном положении. К маркеру 1 привязано изображение сегментированных образований верхней челюсти. На рукоятке эндоскопа также закреплен маркер с QR-кодом (маркер 2). К маркеру 2 привязана проекция кончика эндоскопа (рис. 4).

Рис. 4. Голограмма изображения кист верхней челюсти и кончика эндоскопа.

Оперативное вмешательство выполняли при поддержке дополненной реальности в очках HoloLens («Microsoft Corporation», США).

В момент формирования оперативного доступа хирург ориентировался на проекцию анатомических образований и рекомендуемый, заранее спланированный доступ для эндоскопа. С помощью навигационной системы дополненной реальности хирург видел положение кончика эндоскопа, когда он был недоступен обзору. Такой контроль позволил удалить кисту в области зуба 27 (киста 2), не травмировав стенки кисты 1 и стенки верхнечелюстной пазухи (рис. 5).

Рис. 5. Этап вылущивания кисты верхней челюсти под контролем навигационной системы дополненной реальности.

Проведена резекция верхушки медиального щечного корня зуба 27.

Послеоперационный период протекал без особенностей. При контрольном осмотре на 3-и сутки после оперативного вмешательства выраженной воспалительной реакции окружающих тканей не выявлено. Швы сняты на 12-е сутки.

Результаты

Полученные в результате сегментации объекты кистозных образований, зубов и альвеолярного отростка верхней челюсти совмещены с реальными анатомическими структурами во рту в момент оперативного вмешательства посредством технологии дополненной реальности. Совмещенная модель демонстрирует анатомо-топографическое положение и структуру образований. Эта информация позволила определить этапы и тактику хирургического лечения. Применение методики отслеживания кончика эндоскопа в смешанной реальности позволило контролировать его положение, снизить риск травматизации прилегающих анатомических образований.

В представленном клиническом случае по результатам сегментирования данных КЛКТ с последующим 3D-моделированием выявлены топографические особенности образований верхней челюсти, которые позволили определить оптимальную тактику лечения. С учетом данных анатомо-топографического расположения, формы и объема кисты проведены цистэктомия и резекция верхушки корня причинного зуба. Объем, топография образований и прилегающих анатомических образований полностью соответствовали данным, полученным в ходе виртуального планирования.

Заключение

Дополненная реальность в челюстно-лицевой хирургии обладает огромным потенциалом, технология может помочь хирургу в определении местоположения образования, определении оптимального операционного доступа и снижении риска повреждения невидимых структур. Применение навигационной системы на основе технологии смешанной реальности для эндовидеоассоциированных вмешательств в челюстно-лицевой области способствует повышению точности хирургических манипуляций, снижению операционных рисков, сокращению времени операции и периода реабилитации.

Динамическая навигация в смешанной реальности позволяет в реальном времени регулировать направление эндоскопа во время операции на основе виртуального предоперационного планирования.

Такая система навигации демонстрирует точность и безопасность, достаточные для повседневной клинической практики. Тем не менее для достижения максимального потенциала и рентабельности дополненной реальности необходимы ее дальнейшее исследование и развитие.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.