Первый перфорантный лоскут, описанный I. Koshima и S. Soeda [1] в 1989 г., был кожно-фасциальным на глубокой нижней эпигастральной артерии. После этого пластические хирурги активно начали использовать перфорантные лоскуты. Техники выделения лоскутов претерпели эволюцию, вместе с ними эволюционировали и технологии, есть точные методы определения местоположения перфорантных сосудов и определения их пути к субдермальному кожному сплетению.

Ручная допплерография (ДГ), ультразвуковая цветовая допплерография (УЗДГ), компьютерная томографическая ангиография (КТА) являются методами предоперационного планирования [2—4]. Доказано, что их применение сокращает продолжительность операции, снижает частоту развития осложнений в донорской зоне и повышает вероятность успешных результатов [5]. Однако все эти инструменты обладают как преимуществами, так и недостатками, и в настоящее время ни один из этих методов не является общепринятым «золотым стандартом» [6]. Высокочастотная ультразвуковая допплерография (ВУЗДГ) является ценным исследованием для визуализации перфорантных сосудов, определения их прохождения в мягких тканях и гемодинамики [7].

Дополненная реальность (AR — augmented reality) — добавление цифровой информации к одному или нескольким органам чувств путем наложения на реальные изображения видео или компьютерных моделей. Дополненную реальность активно использует в хирургии, в том числе в роботической хирургии и нейрохирургии, где стереотаксическая хирургия использует комбинацию данных рентгенографического исследования в сохраненном виде или в режиме реального времени для обеспечения точной и безопасной «нейронавигации», что позволяет пользователю выполнять поставленные задачи более эффективно [8].

Применение систем дополненной и смешанной реальности. Наиболее часто в литературе описывают систему HoloLens, компании «Microsoft». Современный вариант этой системы носит название HoloLens-2 и представляет собой беспроводной компьютер, размещенный внутри носимой гарнитуры. Он оснащен голографической линзой, содержит датчики и дисплеи. Положение головы и глаз система отслеживает световыми и инфракрасными камерами, а движение оценивает с помощью датчиков — акселерометров. Гарнитура позволяет видеть операционное поле, манипулировать виртуальными моделями при помощи рук, осуществлять удаленное консультирование и дистанционную связь между разными специалистами в режиме реального времени [9].

Цель исследования: изучить использование AR для предоперационного планирования перфорантных лоскутов и сравнить результаты точности визуализации различных методов исследования.

Материал и методы

В период с июля по ноябрь 2023 г. на базе Университетской клиники Российского университета медицины (РУМ) были подготовлены к операции с применением технологии дополненной реальности 3 пациента (см. таблицу).

Характеристика обследованных пациентов

Пациентам выполняли высокочастотное УЗДГ (75 ГГц) донорской зоны и разметку по нему в области планируемого подъема лоскута. Кроме того, выполняли КТА донорской зоны с последующим наложением изображения сегментации при помощи очков виртуальной реальности HoloLens-2. Затем осуществляли разметку донорской области согласно ориентирам очков HoloLens-2 (рис. 1). Измерение разницы точек размеченного сосуда по УЗДГ и AR проводили с помощью штангенциркуля в разных отрезках исследуемого сосуда (рис. 2).

Рис. 1. Скриншот из смарт-очков донорской области SCIP лоскута. На сегментации КТА визуализированы поверхностный (1) и глубокий (2) перфорантные сосуды от поверхностной артерии, огибающей подвздошную кость (3).

Рис. 2. Разметка перфорантных сосудов в области малоберцовой артерии, задней межмышечной перегородки.

Черный маркер — высокочастотное ультразвуковая цветная допплерография; синий маркер — разметка согласно AR.

В исследование включены два лоскута: перфорантный лоскут на поверхностной огибающей подвздошную кость артерии (SCIP), пропеллерный лоскут на перфорантной ветви малоберцовой артерии. В случае SCIP-лоскута измерения проводили на уровне устья сосуда и на уровне перфорации поверхностной и глубокой ветвью глубокой фасции. В случае пропеллерного лоскута измерения проводили только на уровне устья интересующего сосуда, на всем протяжении малоберцовой артерии отмечали три перфорантных сосуда. Оси для измерений точек указанных артерий выбраны следующим образом: для SCIP ось X — паховая связка, ось Y — перпендикуляр к ней [10]. В случае с пропеллерным лоскутом за ось X принимали прямую линию от надколенника к лодыжке и ось Y — перпендикулярную к ней. Таким образом было проведено 7 измерений.

Подготовка модели смешанной реальности. Пациентам в рамках исследования выполнена предоперационная мультиспиральная КТА на аппарате Toshiba Aquilion 64 и КТА с толщиной срезов 1 мм. Изображения в формате DICOM обработаны для получения стереолитографических STL-файлов. Для создания 3D-модели сосудистого русла изображения были сегментированы, начиная с магистральной артерии, также в 3D-реконструкцию включены основные выступающие костные ориентиры, например, лодыжка, подвздошный гребень, лучевая и локтевая кости. Созданная 3D-модель была экспортирована в виде STL-файла (от англ. stereolithography) — в формате, широко применяемом для хранения трехмерных моделей. Далее модель экспортировали в облачное хранилище и загружали с помощью сети интернет в очки HoloLens-2 для адаптации к анатомическим особенностям пациента (рис. 3, 4).

Рис. 3. Скриншот из смарт-очков во время позиционирования 3D-модели по анатомическим ориентирам.

Рис. 4. Логистика формирования 3D-модели и использования ее в гарнитуре.

КТА — компьютерная томографическая ангиография; AR — дополненная реальность; STL — стерелитография.

Результаты и обсуждения

Изображения КТА и 3D-модели из них были получены для пациентов, у которых было выполнено 7 измерений. AR для микрохирургического планирования была выполнена в двух паховых областях и 100% коррелировала с результатами высокочастотной УЗДГ. В случае перфорантных сосудов малоберцовой артерии отмечено расхождение на 5 мм для осей X и Y у 3 перфорантных сосудов.

Корреляция рисунков AR с ручной допплерографией составила 100% для артерий SCIP из 2 исследованных паховых областей. Расхождение данных для перфорантных ветвей малоберцовой артерии по AR и УЗДГ может быть обусловлено другим положением лодыжки/колена во время КТ-исследования и во время AR-планирования.

Практически идеальная корреляция дополненной реальности с данными высокочастотной УЗДГ может позволить решить, какую сторону использовать для поднятия перфорантного лоскута, основываясь на характеристиках сосудов. Это также помогает оптимизировать дизайн лоскута, включив в него наибольшее количество васкуляризированных тканей и заранее адаптировать его к дефекту.

Существует несколько методов микрохирургического планирования. Ручной допплер — недорогой портативный прибор для оценки перфорантных сосудов, но он дает ограниченную информацию о трехмерности, анатомии вен, происхождении и хода сосудов [11, 12]. Ультразвуковая допплерография не только предоставляет больше информации о ходе сосуда, его происхождении, но и дает оценку гемодинамики [13]. Она обладает высокой чувствительностью и полученные при допплерографии результаты полностью согласуются с интраоперационными результатами в руках специалистов; метод может применяться даже в рубцовых тканях [14]. Тем не менее это трудоемкий и зависящий от оператора метод, не дающий трехмерной реконструкции.

Использование КТА в предоперационном планировании сокращает продолжительность операции, уменьшает количество осложнений на донорском участке [15]. Таким образом, использование AR позволяет транслировать 3D-изображение из КТА в очки, что может быть использовано в операционной и увеличивает шансы на успех, дает пространственное представление анатомии на предоперационных этапах и непосредственно при проведении операции. При использовании AR технологий по данным литературы и собственным наблюдениям среднее время подъема лоскутов сокращалось на 20% [16].

Клинический случай. Пациент Р. в июле 2023 г. обратился в Университетскую клинику РУМ с диагнозом: высокодифференцированный плоскоклеточный рак боковой поверхности языка слева (рис. 5). Из анамнеза известно, что указанные жалобы появились около 3 мес. На протяжении 2 мес занимался самолечением, полоскания полости рта растворами трав, отварами. В июне 2023 г. обратился к онкологу по месту жительства. Направлен на инцизионную биопсию. Заключение гистологического исследования от 14.06.2023: инвазивный плоскоклеточный рак слизистой оболочки нижней поверхности языка слева. Самостоятельно обратился в университетскую клинику РУМ. С целью предотвращения дальнейшего роста и малигнизации новообразования пациенту было показано оперативное вмешательство в следующем объеме: удаление новообразования с субтотальной гемиглоссэктомией, лимфодесекцией шеи слева и одномоментным пластическим устранением дефекта перфорантным лоскутом на поверхностной огибающей подвздошную кость артерии. Пациенту была проведена предоперационная КТА головы и шеи (рис. 6) и подвздошной области (рис. 7). Затем выполнена разметка по УЗДГ и AR как показано ранее (см. рис. 1), полученные данные были сравнены, разметки согласовывались между собой полностью. Предоперационная оценка трехмерной ангиоархитектоники сосудистого русла подвздошной области позволило точнее ориентироваться в донорской зоне после разреза. Пациенту была выполнена реконструкция SCIP-лоскутом. По результатам гистологического исследования, опухоль удалена в пределах здоровых тканей, диагноз после операции: высокодифференцированный плоскоклеточный рак боковой поверхности языка слева Т2N0M0. Послеоперационный период проходил без особенностей. При осмотре пациента спустя 4 мес лоскут состоятелен (рис. 8), речевая функция и функция глотания полностью восстановлены.

Рис. 5. Новообразование боковой поверхности языка слева.

Рис. 6. Компьютерная томограмма с контрастным усилением области головы и шеи.

Рис. 7. Компьютерная томограмма с контрастным усилением подвздошной области.

Рис. 8. SCIP лоскут в полости рта через 4 мес после операции.

Заключение

Портативные методы анатомического представления строения интересующей донорской зоны получают все большее распространение и должны быть интегрированы в рабочий процесс микрохирурга. В предоперационном периоде трехмерное представление области интереса дает возможность провести разметку и спланировать дизайн лоскута на основании важных анатомических структур, тщательно продумать ход операции до ее начала. Во время операции AR открывает возможности уточнения локализации сосуда и его ветвей, оценки близости диссекции к питающему сосуду и магистральным сосудам, позволяет визуализировать реципиентные сосуды для оценки необходимой длины сосудистой ножки, что увеличивает уверенность в действиях оперирующего хирурга и ускоряет операцию.

В настоящее время адаптация 3D-изображения производится вручную, что требует совершенствования и привязки трехмерной модели по реперным точкам к пациенту самостоятельно. Данное направление медицины, безусловно, востребовано, перспективно и обусловливает необходимость дальнейших исследований с более крупными выборками пациентов и рандомизацией.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.