Белых Е.Г.

отдел нейрохирургии и ортопедии Научного центра реконструктивной и восстановительной хирургии Сибирского отделения РАМН

Бывальцев В.А.

отдел нейрохирургии и ортопедии Научного центра реконструктивной и восстановительной хирургии Сибирского отделения РАМН; НУЗ Дорожная клиническая больница ОАО "РЖД", Иркутск

Nakadzhi P.

Барроу неврологический институт, Феникс, США

Lei T.

Барроу неврологический институт, Феникс, США

Oliveiro M.M.

Федеральный Университет Минас Гериас, Бразилия

Никифоров С.Б.

Лаборатория нейрохирургии Научного центра реконструктивной и восстановительной хирургии (НЦРВХ) СО РАМН

Модель артериальной аневризмы головного мозга для микронейрохирургического тренинга

Журнал: Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2014;78(2): 40-45

Просмотров : 190

Загрузок : 3

Как цитировать

Белых Е. Г., Бывальцев В. А., Nakadzhi P., Lei T., Oliveiro M. M., Никифоров С. Б. Модель артериальной аневризмы головного мозга для микронейрохирургического тренинга. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2014;78(2):40-45.
Belykh E G, Byval'tsev V A, Nakadzhi P, Lei T, Oliveiro M M, Nikiforov S B. A model of the arterial aneurysm of the brain for microneurosurgical training. Zhurnal Voprosy Neirokhirurgii Imeni N.N. Burdenko. 2014;78(2):40-45.

Авторы:

Белых Е.Г.

отдел нейрохирургии и ортопедии Научного центра реконструктивной и восстановительной хирургии Сибирского отделения РАМН

Все авторы (6)

В последнее время симуляционные технологии в медицине интенсивно развиваются и совершенствуются, что обусловлено современными требованиями к обучению врачей [4, 8, 9, 11, 22]. Подготовку хирурга сравнивают с подготовкой пилота самолета, который проводит много часов обучения на тренажере, симулирующем полет и экстремальные ситуации, прежде чем выполнить реальный полет. Приложения к январскому, октябрьскому номерам журнала «Neurosurgery» 2013 г. полностью посвящены виртуальной реальности и симуляционным технологиям в нейрохирургии, характеризуя актуальность этого направления [23].

Известно, что оперативные вмешательства на сосудах головного мозга считаются наиболее сложными в нейрохирургической практике [1, 20]. С распространением эндоваскулярного метода лечения аневризм прогрессивно снижается возможность получения нейрохирургами практического опыта открытых вмешательств. С прогнозируемым доминированием количества выполняемых эндоваскулярных вмешательств над открытыми в повседневной нейрохирургической практике в перспективе будет снижаться число нейрохирургов, способных к открытому выключению артериальных аневризм [9, 25]. Учитывая, что в группу эндоваскулярно выключенных аневризм попадают наиболее «простые», нейрохирурги будут чаще сталкиваться с технически сложными для открытого выключения аневризмами [2, 17, 25]. Современные тенденции хирургического образования требуют овладения мануальными навыками на различных симуляционных тренажерах [4, 5, 7, 8, 12]. Известны модели аневризм сосудов головного мозга на лабораторных животных [13, 19, 21, 26], синтетических материалах [10, 14] и по технологии 3D-стереолитографии [15]. Таким образом, разработка новых симуляционных моделей нейрохирургического тренинга является перспективным направлением исследований.

Цель - создание модели аневризмы сосудов головного мозга на сосудах человеческой плаценты для микронейрохирургического тренинга.

Материал и методы

Исследование проведено в отделе нейрохирургии НЦРВХ СО РАМН (Иркутск, Россия), лаборатории хирургии основания черепа Барроу неврологического института (Феникс, США) и одобрено этическими комитетами НЦРВХ СО РАМН и Барроу неврологического института. Симуляционные модели аневризм с широкой и узкой шейками созданы на сосудах 20 плацент человека. Для работы использовали операционные микроскопы (Olympus 5000, Zeiss OPMICS), биполярную коагуляцию (Grieshaber), аспиратор, набор хирургических микроинструментов, нейрохирургические клипсы (Aesculap), клипсодержатель (Aesculap), силиконовые катетеры Фолея 5, 6, 8 FR, венозные катетеры, системы для внутривенных вливаний, изотонические растворы, краситель пищевой красный и синий.

Плаценту от рожениц, давших добровольное информированное согласие, в соответствии с заявленным протоколом исследования получали из патологоанатомических отделений. Плацента со сформированными аневризмами хранилась при температуре от 4 до 10 °С в изотоническом растворе до 6 сут. Оценивали морфометрические параметры смоделированных аневризм, а также время, необходимое для их создания, тренинга навыков выделения и клипирования. Статистическая обработка проведена в программе Statistica 8.0 c использованием методов описательной статистики, количественные данные представлены медианой и интерквартильным размахом в виде Me [25; 75].

Методика моделирования аневризм. Плаценту промывали проточной водой от сгустков крови, препарировали и удаляли амниотическую оболочку. Пуповину отрезали и оставляли конец длиной 5 см. Обе артерии и вену пуповины катетеризировали подключичными катетерами, промывали под давлением с помощью шприца изотоническим раствором до полного удаления крови и сгустков. Мануальным путем удаляли внутрисосудистые тромбы. Сосуды плаценты находятся на плотной хориоидальной оболочке, укрепляющей нижнюю и часть боковых стенок артерий и вен, а также иногда - верхнюю стенку, что препятствует образованию аневризмы. Формирование модели аневризмы с широкой шейкой может происходить при введении изотонического раствора под большим давлением в наиболее истонченных местах сосудов. Для формирования аневризм с широким основанием, а также фузиформного типа аневризм в артерию пуповины вводился катетер Фолея и продвигался дистально до заклинивания в мелкой ветви. Далее баллон расширялся введением жидкости (рис. 1, а) и позиционировался так, чтобы он увеличивался в сторону верхней стенки.

Рисунок 1. Формирование аневризм. а - раздутый баллон катетера в просвете сосуда (стрелка); б - аневризма с широкой шейкой.
Расширенный баллон оставлялся в просвете сосуда на 6-12 ч, далее производилась декомпрессия и его удаление.

Аневризма с узкой шейкой формировалась в два этапа. Производилось расширение сегмента артерии сразу после бифуркации баллоном катетера Фолея по предыдущей технологии и затем сосуд лигировался дистальнее расширения. Качество сформированной аневризмы проверялось путем подключения системы для внутривенного вливания и нагнетанием раствора с красителем. От некоторых аневризм отходили мелкие перфорантные ветви, которые визуализировались при введении в сосуд раствора с темно-красным или синим пищевым красителями.

Выделение и клипирование аневризмы. Подготовленные аневризмы использовались для тренировки навыков микродиссекции на поверхности и в глубоком операционном поле. Для этого плаценты со сформированными аневризмами располагались на предметном столе и подключались к инфузионной системе для постоянного введения физиологического раствора с красителями: красный для артерии, синий для вены.

Симуляция разделения сильвиевой щели. На поверхности плаценты выбиралась крупная вена, острой микрохирургической техникой производились ее выделение и доступ вглубь до ворсин хориона (рис. 2, а).

Рисунок 2. Симуляция разделения сильвиевой щели. а - острой микрохирургической техникой.
Биполярный пинцет использовался для практики диссекции расширением бранш (см. рис. 2, б), байонетные микрохирургические ножницы совместно с аспиратором - для тренировки навыков острой диссекции в различных направлениях: в стороны, на себя, от себя, а также с использованием левой и правой рук.
Рисунок 2. Симуляция разделения сильвиевой щели. б - с помощью биполярной коагуляции; ш - шпатель.
Возможные ошибки включали: ранение вены и впадающих в нее мелких притоков.

Выделение аневризмы. С помощью острой техники аневризма отделялась от хориоидальной оболочки плаценты. Для повышения сложности упражнения проводили выделение ближе к стенке аневризмы. Перфорантные сосуды могут быть найдены на задней стенке аневризмы при выделении (рис. 3, а).

Рисунок 3. Выделение и клипирование аневризмы. а - этап выделения, стрелкой показан перфорантный сосуд.
Поддержание постоянного высокого давления окрашенного раствора разного цвета для венозной и артериальной сети позволяли визуализировать плоскость диссекции и мелкие перфорантные ветви.

Клипирование аневризмы. После процесса препарирования тренировали навыки наложения различных по конфигурации клипс (см. рис. 3, б).

Рисунок 3. Выделение и клипирование аневризмы. б - наложение изогнутого клипса.
Особое внимание уделяли плавности манипуляций клипсодержателем, захвату клипс, а также их перестановке. Возможные ошибки при манипуляциях включали: соскальзывание клипсы, разрыв аневризмы, сужение просвета несущего сосуда, захват с шейкой аневризмы перфорантных сосудов и прилежащих тканей, неполное выключение аневризмы.

Глубокое операционное поле. Для симуляции диссекции и клипирования аневризм в узкой и глубокой ране - мини-доступов одну плаценту (симуляция разделения сильвиевой щели) накладывали на другую (симуляция аневризмы) так, чтобы область оперативного доступа находилась над аневризмой (см. рис. 3, в).

Рисунок 3. Выделение и клипирование аневризмы. в - аневризма в глубоком операционном поле.
На плаценте имеется возможность отработки навыков установки мозговых шпателей или микрохирургии без применения ретракторов, когда область манипуляции формируется между браншами биполярного пинцета и наконечника аспиратора [26].

Моделирование разрыва аневризмы. Производили микрохирургическое разделение смоделированной сильвиевой щели до аневризмы и ее стенку надсекали микроножницами (см. рис. 3, г).

Рисунок 3. Выделение и клипирование аневризмы. г - та же аневризма с моделированным кровотечением, стрелкой показан надрез на стенке аневризмы, «кровотечение» контролируется аспиратором (Асп); ш - шпатель.
Для достижения реалистичности кровотечения лучше использовать непрозрачные растворы и создавать повышенное давление путем компрессии пакета с раствором инфузионной манжеткой, при этом чем больше дефект стенки аневризмы, тем массивнее кровотечение. В условиях разрыва аневризмы и продолжающегося кровотечения отрабатывали различные технические приемы его остановки: 1) проксимальный контроль (поиск приводящих сосудов и наложение временных клипс); 2) применение двух аспираторов для контроля кровотечения; 3) увеличение скорости выделения аневризмы и ее клипирование.

Результаты

Модель аневризмы сосудов была успешно выполнена на всех полученных плацентах. Размеры смоделированных аневризм представлены в таблице.

Для препаровки плаценты требовалось в среднем 20 мин, при этом на катетеризацию сосудов и формирование аневризмы - 10 мин. Для ремоделирования стенки сосуда и формирования расширения формы после декомпрессии баллона необходимо 6 ч. Дополнительно около 20 мин требовалось на лигирование сосуда для создания аневризмы с узкой шейкой.

Каждое упражнение направлено на тренировку различных специфических нейрохирургических навыков с различным уровнем сложности: диссекция мембран, диссекция вглубь с помощью биполярного пинцета и аспиратора, гемостаз, выделение аневризмы от окружающих тканей, аппликация клипс, захват и удержание клипсы клипсодержателем, смена положения клипсы, наложение клипсы в условиях значительного кровотечения и плохой визуализации. На выполнение всех описанных упражнений требовалось в среднем 1 ч 40 мин (рис. 4).

Рисунок 4. Время, затрачиваемое на выполнение различных упражнений.

Обсуждение

В настоящее время повышается интерес к созданию моделей аневризм для микрохирургического тренинга, обладающих эластическими свойствами живой ткани, максимально приближенными к нейрохирургической практике. Для отработки мануальных навыков операций на сосудах головного мозга созданы модели аневризм на артериях крысы, кролика, свиньи, собаки, кадаверов, а также синтетические и виртуальные модели [11, 16, 17, 19, 21, 22].

Виртуальные компьютерные симуляционные модели (neuro-touch [17], robo-sim [16], dextroscope [18]) наряду с высоким технологическим потенциалом обладают существенным недостатком в виде отсутствия обратной тактильной связи, что не позволят рекомендовать эти модели для полного микронейрохирургического тренинга. Кроме того, для виртуальных компьютерных тренажеров необходимо специальное дорогостоящее оборудование с программным обеспечением. На наш взгляд, они являются прекрасным дополнением для выработки стратегии хирургических доступов и освоения трехмерной анатомии.

U. Spetzger и соавт. [24] представили модель аневризмы на синтетических сосудах и пластиковой модели артерии крысы для практики микрососудистой нейрохирургической техники. Недостатком синтетических моделей является отсутствие тактильных свойств живой сосудистой ткани и арахноидальной оболочки, а также высокая стоимость. Одним из видов синтетической модели является описанная T. Kimura и соавт. [15] 3D-модель аневризмы, полученная методом стереолитографии, которая использовалась авторами для уточнения и определения тактики предстоящей операции. N. Hashimoto [13] в 1978 г. одним из первых показал возможность индукции церебральных аневризм у мыши. Серия экспериментальных работ под его руководством посвящена изучению молекулярно-генетических механизмов развития артериальных аневризм. J. Olabe и соавт. [21] описали модель аневризмы, сформированную на сонных артериях свиньи путем вшивания венозной вставки в область бифуркации и аппликацию фибринового клея для симуляции арахноидальной диссекции. Эта модель позволяет сформировать аневризму на живой ткани с реальным кровотоком, тем не менее ее создание трудоемко, ресурсозатратно и требует значительного времени. H. van Alphen и соавт. [7] описывают создание мешотчатой аневризмы в области бифуркации сонных артерий крысы путем повреждения внутренней эластической мембраны артерии. H. Cloft и соавт. [11] описали модель аневризмы, создаваемую эндоваскулярно методом баллон-окклюзии общей сонной артерии кролика. T. Mucke [19] представил модель аневризмы бифуркации аорты крысы путем вшивания аутотрансплантата из сонной артерии [19].

В отличие от моделей аневризмы на животных, плацента человека является доступным объектом, позволяя моделировать аневризмы с высокой степенью реалистичности. К недостаткам следует отнести риск передачи инфекционных заболеваний при несоблюдении техники безопасности, а также относительно непродолжительный срок ее использования (до 6 сут хранения при 4-10 °С). В то же время преимущества предлагаемой модели включают наличие свойств биологической ткани, мембран, возможности моделирования кровотока. Плацента может быть получена из патологоанатомического отделения больницы и использована для воспроизведения 3-10 аневризм, которые могут применяться для тренинга различного уровня сложности в течение недели. В описанной модели постоянная инфузия раствора с красителем под давлением позволяет симулировать экстремальную ситуацию – разрыв аневризмы. Кроме того, в процессе выделения аневризмы может быть повреждена как сама аневризма, так и несущий ее сосуд. Это позволяет моделировать алгоритм действий нейрохирурга в условиях реалистичного артериального кровотечения.

Заключение

Таким образом, представленная модель аневризмы на сосудах плаценты человека может быть использована для получения, освоения и поддержания основных мануальных нейрохирургических навыков, требуемых для открытого выключения аневризм сосудов головного мозга из циркуляции.

Работа выполнена при поддержке грантов Президента Российской Федерации МД-6662.2012.7 и СП-156.2013.4.

Комментарий

Представленная авторами работа, безусловно, представляет интерес и заслуживает особого внимания. Предложенная методика создания модели аневризмы на сосудах плаценты человека может быть использована при организации мастер-классов с целью подготовки молодых нейрохирургов.

В идеале курс подготовки молодых специалистов следует комбинировать с виртуальными компьютерными симуляционными моделями для сочетания освоения трехмерной анатомии головного мозга с тактильными ощущениями при диссекции вен и артерий.

Ш.Ш. Элиава (Москва)

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail