В настоящее время оториноларинголог, желающий приобрести новые навыки и знания в отохирургии или отработать имеющиеся, сталкивается с рядом проблем. Во-первых, это дефицит диссекционного материала, в связи с чем на Западе некоторые медицинские школы даже отказались от использования трупного материала для изучения анатомии [1]. Во-вторых, нехватка простого в изложении дидактического материала по диссекции височной кости. В-третьих, трудности пространственного представления сложной анатомии височной кости.

За рубежом для обучения хирургическим вмешательствам на ухе используют различные компьютерные технологии, муляжи, симуляторы [2 - 5]. Современный этап развития медицинских знаний неотъемлемо связан с всеобщей компьютеризацией и внедрением в процесс познания мультимедийных устройств. Появление мультимедийных технологий ознаменовало начало истинной, а не формальной компьютеризации высшей школы. Отныне компьютеры получили возможность не просто дублировать традиционные формы обучения, а дополнять их, предлагая новые возможности, недоступные традиционным технологиям [6]. Следуя этой тенденции, мы предлагаем новую комплексную программу обучения хирургическим вмешательствам на ухе, которая включает в себя традиционные подходы к обучению, а также инновационные методики.

Цель работы - разработать комплексную программу обучения в отохирургии.

Разработанная комплексная программа включает два этапа - подготовку и диссекцию. Для подготовки до начала непосредственной диссекционной работы участникам предоставляют электронную версию программы, содержащую 3D-модель височной кости (three dimensional - трехмерный, объемный), которую можно использовать на любом персональном компьютере, а также краткое руководство по диссекции «Упражнения на височной кости».

Второй этап включает в себя последовательную работу на височных костях. Сначала обучающийся проводит диссекцию искусственной височной кости, при этом учится ориентироваться в хирургической анатомии височной кости, находить анатомически важные структуры, отрабатывать навыки настройки микроскопа, работы бором и хирургическими ушными инструментами. Далее производится диссекция трупной височной кости.

На протяжении всей работы участники пользуются 3D-моделью височной кости на ноутбуке, а также руководством по диссекции для лучшего понимания анатомии среднего уха и последовательности этапов работы.

1-й этап. 3D-модель височной кости была создана нами на основании топографических данных (КТ-снимков) 40 человек, не имеющих патологии наружного и среднего уха. Томограммы выполнены руководителем отделения рентгеновской компьютерной томографии ФГБУ «Научный центр здоровья детей» РАМН д.м.н. Е.И. Зеликович.

Исследование височной кости проводилось методом компьютерной томографии высокого разрешения с шагом 1-2 мм при толщине среза 1-2 мм.

2-й этап. Топографические данные были использованы для разработки рабочей 3D-модели височной кости. Компьютерные томограммы в аксиальных и коронарных проекциях были выполнены в формате DICOM (стандарт цифровых изображений и коммуникации в медицине) в одном файле, затем были загружены в программу

In Vesalius, что позволило создать 3D-изображение височной кости.

InVesalius - это бесплатное программное обеспечение, используемое для реконструкции структуры человеческого тела или его частей. Основываясь на двухмерных снимках, полученных с помощью КТ или МРТ, эта программа создает трехмерную модель в соответствии с интересующей областью человеческого тела. После создания трехмерной DICOM-модели программа позволяет создать и STL-файл (стереолитографический) модели.

Программа InVesalius разработана на языке программирования Python и совместима как с операционной системой Linux, так и с Windows (XP, Vista, Windows 7). Программа использует графические библиотеки VTK, wxPython, GDCM и ITK.

Данная программа разработана в Исследовательском институте Бразильского научного и технологического центра и доступна бесплатно с сайта проекта (http://svn.softwarepublico.gov.br/trac/invesalius).

3-й этап. С использованием программы для конвертации полученные рабочие 3D-модели были экспортированы в одну из ведущих программ в области трехмерного моделирования, анимации и визуализации Softimage XSI («Autodesk, Inc.»). На этой стадии была проделана большая работа по оптимизации и доработке моделей (поскольку модели после компьютерного томографа имеют большое количество брака в полигональных сетках), после чего на модели были наложены специально созданные для этого текстуры, корректно настроены шейдеры (программа, используемая в трехмерной графике для определения окончательных параметров объекта или изображения) и рендер изображения (от англ. rendering - «визуализация» - процесс получения изображения по модели с помощью компьютерной программы).

Затем модели были окончательно скомпонованы и оптимизированы в трехмерном графике с целью последующего встраивания в интерактивное трехмерное пространство.

4-й этап. На последней стадии разработки 3D-модели височной кости в среде программирования Microsoft Visual Studio 10.0 был разработан программный код, позволяющий создать интерактивное трехмерное пространство и пользовательский интерфейс. Пользовательский интерфейс позволяет изучать модель во всех проекциях, вращать и передвигать ее, а также допускает возможность работать с моделью более детально, т.е. включать-выключать для просмотра различные части 3D-модели височной кости (рис. 1 на цв. вклейке).

Программа визуализирует модель с помощью графической библиотеки OpenGL. Загрузка модели выполняется в отдельном потоке. Для интерфейса программы используется пакет Microsoft Foundation Classes (MFC). Мы также собрали установочный пакет (инсталлятор) для установки программы на любом компьютере. В пакет входят все модели в бинарном формате, исполняемое приложение, а также необходимые библиотеки OpenGL.

Для наилучшей организации хода работы мы разработали учебно-методическое пособие «Упражнения на височной кости». В данное руководство входят рекомендации по настройке и работе микроскопа, бора, отсоса-ирригатора, требования к набору микроинструментов. Пособие также включает в себя описание 12 последовательных этапов при диссекционной работе. При первом «эндауральном» этапе выполняют циркулярный разрез по Розену, отслаивают кожу слухового прохода, открывают барабанную полость, проводят ревизию слуховых косточек. На втором этапе выполняют оссикулопластику, на третьем - стапедэктомию, на четвертом - стапедопластику. После этого переходят к заушной области (пятый этап); на шестом этапе выполняют антромастоидотомию, на седьмом - заднюю тимпанотомию, на восьмом - кохлеотомию, на девятом - декомпрессию лицевого нерва, на десятом - аттикоантромастоидотомию. Следующие два этапа включают декомпрессию эндолимфатического мешка и экспозицию полукружных каналов. Таким образом достигается цель - максимальное количество манипуляций на одной височной кости.

Для диссекционной работы используют микроскоп, бормашину, ирригатор-отсос, фиксатор для височной кости, а также стандартный набор отохирургических микроинструментов. Рядом с рабочим местом размещают ноутбук для использования программы с 3D-моделью височной кости (рис. 2 на цв. вклейке).

В связи с угрозой инфицирования при работе с трупным материалом необходимо использовать соответствующую защиту лица и рук - одноразовые хирургические маски, перчатки, халат, очки.

В связи с нехваткой и сложностями в приобретении диссекционного материала мы в своей комплексной программе обучения на начальном этапе подготовки предлагаем использовать искусственные височные кости. В нашей работе использовали искусственные височные кости, созданные на основе КТ-снимков при сотрудничестве отделения отоларингологии, хирургии головы и шеи университетской клиники в Йене и компании «3di GmbH». Модель (Temporal bone model, «3di GmbH», Германия) создана из минерального порошка на основе карбоната кальция и органического связующего (смесь воды и клея служит для стабилизации структуры) (рис. 3 на цв. вклейке).

Данная искусственная височная кость подходит для изучения пространственного (трехмерное) расположения и взаимоотношения анатомически важных структур, а также для приобретения и отработки навыков работы с бором, долотом и другими инструментами для хирургии среднего уха. Подобные височные кости также могут использоваться вне диссекционной лаборатории для улучшения анатомических знаний.

Для лучшего ориентирования разные анатомические структуры вышеуказанной модели окрашены различными цветами: улитка и преддверие - сиреневым, полукружные каналы - розовым, слуховые косточки - зеленым, барабанная полость - светло-серым, слуховой проход - светло-желтым, лицевой нерв - темно-серым, сонная артерия - красным, синус - синим, твердая мозговая оболочка - голубым.

На искусственной височной кости выполняют следующие манипуляции: антромастоидотомия, задняя тимпанотомия, декомпрессия лицевого нерва, аттикоантромастоидотомия.

На втором этапе обучения используют трупные височные кости, которые были подвергнуты обработке формалином. До начала работы височные кости погружают в воду на 2 ч для уменьшения неприятного запаха формалира. Среднюю черепную ямку окрашивали в розовый цвет, а сигмовидный синус - в синий (рис. 4 на цв. вклейке).

На трупной височной кости выполняют все 12 последовательных этапов диссекции, описанных в нашем учебно-методическом материале.