Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 14
1.1. Проблемы и недостатки ринохирургии без навигации 14
1.2. КТ-навигационная система 21
1.2.1. Сущность и описание метода КТ - навигации 21
1.2.2. Показания к использованию КТ – навигации 26
1.2.3. Преимущества КТ – навигационной системы 29
1.2.4. Недостатки и противопоказания к КТ - навигации 31
1.3. Использование КТ – навигационной системы в эндоназальной хирургии у больных с различной патологией в разных возрастных группах 32
1.3.1. Группы больных, возраст, патологические формы 32
1.3.2. Преимущества и недостатки методики 36
1.4. Важность развития навигационных технологий в педиатрической практике 37
Глава 2. Материалы и методы 39
2.1. Характеристики используемой аппаратуры 39
2.2. Общая характеристика больных с новообразованиями полости носа, носоглотки, околоносовых пазух и основания черепа 43
2.3. Методы специального исследования пациентов с новообразованиями полости носа, носоглотки, околоносовых пазух и основания черепа 47
2.3.1. Инструментальные методы 47
2.3.2. Эндоскопический метод 48
2.3.3. Методы лучевой диагностики 49
2.3.4. Исследования, проводимые путем анкетирования 52
2.3.5. Патоморфологические методы 56
2.3.6. Метод 3D – реконструкции КТ – ангиографии ювенильных ангиофибром носоглотки и основания черепа (собственное изобретение) 56
2.4. Методы хирургического лечения пациентов с новообразованиями полости носа, носоглотки, околоносовых пазух и основания черепа с использованием КТ-навигационных систем и без её использования 70
2.4.1. Основная группа пациентов (с использованием КАНС) 71
2.4.2. Группа сравнения пациентов (без использования КАНС) 77
2.4. Метод статистической обработки полученных данных 79
Глава 3. Сравнительная клинико-функциональная оценка результатов лечения больных с новообразованиями полости носа, носоглотки, околоносовых пазух и основания черепа 81
3.1. Сравнительная характеристика больных по группам 81
3.2. Сравнительный анализ жалоб больных и данные объективного осмотра до и после проведения хирургического лечения 84
3.3. Сравнительный анализ интраоперационных показателей 87
3.3.1. Сравнительная оценка длительности хирургического вмешательства 87
3.3.2. Сравнительная оценка объема интраоперационной кровопотери 88
3.3.3. Сравнительная оценка необходимости послеоперационной тампонады полости носа 89
3.4. Сравнительный анализ послеоперационных показателей 89
3.4.1. Сравнительная оценка длительности тампонады полости носа 89
3.4.2. Сравнительный анализ послеоперационного койко-дня 90
3.4.3. Сравнительный анализ осложнений и их тяжести 91
3.4.4. Сравнительный анализ необходимости реопераций 94
3.5. Сравнительная анализ морфологических данных 94
3.5.1. Сравнительный анализ информативности проведенной биопсии 94
3.5.2. Сравнительный анализ радикальности выполненной операции 95
3.6. Сравнительный анализ дыхательной функции 96
3.7. Сравнительный анализ качества жизни у детей после хирургического вмешательства 98
3.8. Корреляционный анализ Спирмена между интра- и послеоперационными показателями 99
Заключение 102
Выводы 112
Практические рекомендации 114
Список литературы 115
Приложения 131
- Сущность и описание метода КТ - навигации
- Метод 3D – реконструкции КТ – ангиографии ювенильных ангиофибром носоглотки и основания черепа (собственное изобретение)
- Сравнительный анализ жалоб больных и данные объективного осмотра до и после проведения хирургического лечения
- Корреляционный анализ Спирмена между интра- и послеоперационными показателями
Сущность и описание метода КТ - навигации
В Москве Д.Н. Зернов описал в 1890г. аппарат, называемый "энцефалометр", который был прикреплен к черепу пациента и служил для локализации внутримозговых структур на основе поверхностных ориентиров. Его ученик Н.В. Алтухов исследовал положение базальных ганглиев, используя энцефалометр [70].
Фактический стереотаксический расчет, основанный на системе координат, был изобретен V. Horsley (1906) и R.H. Clarke (1908). Они описали жесткую раму, прикрепленную к черепу, которая служила в качестве недвижимой системы координат, в отношении которой каждая точка в головном мозге могла быть передана. Также они разработали систему дуги в качестве стабильного держателя с целью введения инструментов для целевых точек, которые были получены из атласов головного мозга. Однако, этот метод носил экспериментальный характер [49,70].
Стереотаксический метод на людях впервые применил M. Kirschner в 1933 году , чтобы пройти сквозь овальное отверстие в основании черепа хирургическим инструментом для лечения пациентов с идиопатической невралгией тройничного нерва [70].
В 1947 году E.A. Shpiеgel и H.T. Wycis опубликовали данные об оснащении операционной стереотаксической системой. Металлическая рама крепилась на голове пациента и производились замеры расстояния приборов и траектории от конкретных точек на раме. Расположение приборов в полости черепа рассчитывалось с использованием хирургического атласа и обычных рентгеновских пленок [49,70].
После разработки технологии КТ G.N. Hounsfield в 1973 году и A.M. Cormack на основе математических вычислений, опубликованных венским математиком J. Radon в 1917 году , появились предпосылки к увеличению точности стереотаксического расчета координат в нейрохирургии, что расширяло диапазон показаний к проведению биопсии во всем внутричерепном пространстве, выполнении интерстициальной брахитерапии, а также локализации опухолей для эндоскопии и открытой хирургии [70].
В клинической практике стереотаксис с КТ был описан в 1976 году M. Bergstrom и T. Greitz [49]. Однако, авторы отмечали, что жесткая рама, зафиксированная на голове пациента, ограничивала диапазон хирургических манипуляций, а также делала невозможной локализацию хирургического инструмента в пространстве в реальном времени, что, в свою очередь, делало измерения слишком неточными, ч тобы предоставлять полезную информацию. Развитие этой технологии замедляло отсутствие точных хирургических изображений, неискаженной анатомии и сложных расчетов углов и расстояний от опорной точки . Благодаря появлению электромагнитных систем стало возможно локализовать инструмент без фиксации в жесткой раме, однако технология отслеживания на основе электромагнитных систем была слишком неточной [49].
Хотя хирургия наведения изображения (image guided surgery – IGS) и была разработана для нейрохирургического использования, навигация мягкотканных структур полости черепа имеет существенные ограничения, из-за постоянного интраоперационного смещения мягких тканей, что снижало точность и частоту применений данной технологии. Эти технологии должны были быть собраны таким образом, чтобы удовлетворить требования хирургов. Пассивные манипуляторы, дигитайзеры и сенсоры, которые были в состоянии определить свои позиции в пространстве и передавать эту информацию в виде изображения были введены в нейрохирургии в 1986 году D.W. Roberts [49,70]. Он оборудовал микроскоп ультразвуковыми излучающими источниками и микрофонами, расположенными вне операционной области. Данные микрофоны были интегрированы в компьютер, который рассчитывал положение микроскопа в пространстве. Любая точка на изображениях КТ/МРТ могла быть спроецирована в окуляр микроскопа и использовалась для ориентации во время операции. При этом погрешность составляла всего 10 мм [70].
В 1987 G. Schlondorf разработал систему на основе механической руки для применения в ЛОР-хирургии. R. Mosges и L. Adams впоследствии применили эти навигационные системы в нейрохирургических практике (цит. по [70]. В Швейцарии в 1988 году, H.F. Reinhardt работал над созданием навигационной системы, которая использует указатель, излучающий ультразвуковые сигналы. Однако, и по настоящее время этот метод носит экспериментальный характер [70].
Активное внедрение навигационных систем в нейрохирургии способствовало попыткам применения и, в дальнейшем, развитию данной технологии в ЛОР – хирургии, так как ОНП, костные границы которых хорошо контрастируются рентгенологически и всегда стабильны, являются идеальной средой для применения технологии наведения изображения. Некоторые из этих границ, такие как бумажная пластинка, основание черепа и клиновидная пазуха, являются фиксированными анатомическими ориентирами, которые н е изменяются в ходе операции [49,70]. Другими словами, при выполнении трансназальных эндоскопических операций, несмотря на меняющуюся анатомию мягкотканных структур во время резекции, костные ориентиры, представленные статическим предоперационным КТ-изображением, продолжают локализоваться на протяжении всей операции, позволяя сохранить при этом точность метода [19,45,49,70]. Тем не менее, чрезмерно высокая стоимость и отсутствие надежности останавливала широкое использование IGS в эндоскопической хирургии ОНП. Первое применение бескаркасной стереотаксической системы (IGS Technologies) в FESS с использованием шарнирно-сочлененной руки во время операций при заболеваниях клиновидной пазухи, ЗНО ОНП, и хирургии ОЧ, опубликовал J.B. Anon et. al (1994). Точность манипуляций хирургическим инструментом в данной методике достигала 2 мм (цит. по [49,70].
В 1991 г. указатели со встроенным магнитным источником для передачи электромагнитного сигнала были описаны A. Kato. В 1993 г. L. Zamorano применил инфракрасный сигнал в качестве способа передачи координат положения хирургического инструмента, применив технологию инфракрасных светоизлучающих диодов (light-emiting diodes – LED). В конце 1990-х годов произошло совершенствование навигационных систем на основе электромагнитных и оптических технологий, используемых в системе слежения. Методы регистрации были упрощены, интерфейс хирург-машины стал более удобным, а система навигации стала гораздо более мощной, доступной и компактной [45,49,70].
Благодаря развитию технологий, в том числе медицинского оборудования, а именно FESS, и, несомненно, компьютер-ассистированной навигационной системы (computer-assistens navigation systems – CANS), позволяющей наиболее безопасно манипулировать в интересующей хирурга зоне, появилась возможность выполнять манипуляции трансназально в самых труднодоступных анатомических областях [16,45,46,102].
В настоящее время доступно несколько видов систем компьютер-ассистированной хирургии (CANS или IGS) [45]. Пассивные оптические системы используют окружающие сферы, расположенные на хирургических инструментах. Последние распознаются и отслеживаются сенсорной системой, которая регистрирует отраженный от маркерных сфер инфракрасный свет [15]. Активные оптические системы используют регистрацию инфракрасного излучения, подаваемого непосредственно с хирургического инструмента, а регистрирующая камера собирает сигнал в трех плоскостях. Электромагнитные системы основаны на магнитных полях, генерируемых электромагнитными сенсорами [45]. Один сенсор интегрирован в хирургический инструмент, второй расположен на головном устройстве, одетом на пациента, и, в свою очередь, компенсирует движения головы [45]. Существуют еще электромеханические системы, которые уже устарели, а ультразвуковые системы все еще им еют экспериментальный статус [45,49].
Принцип действия CANS основан на анализе результатов томографии (компьютерной томографии - КТ, магнитно-резонансной томографии – МРТ, магнитно-резонансной ангиографии – МРА, позитронно-эмиссионной томографии - ПЭТ). Использование навигационной системы требует предоперационной подготовки, которую лучше производить за сутки до операции. Она включает в себя сканирование головы пациента с последующей загрузкой р езультатов томографии в компьютер [7,15,45,49]. Станция позволяет получить точную копию в режиме 3D реконструированных анатомических структур пациента. При необходимости можно совмещать КТ -снимки костных структур с МРТ-снимками мягких структур и МРА сосудистого дерева для формирования более полной анатомической картины. Далее происходит регистрация заранее установленных меток на голове пациента. Число таких меток должно быть не менее 3, а лучше 8-11 [7,15]. В качестве точек чаще всего используются маркеры в виде миниатюрных силиконовых дисков, которые фиксируются на голове пациента перед сканированием и должны оставаться сохранными до начала хирургического вмешательства. Помимо маркеров, в качестве реперов используют стандартные анатомические ориентиры, такие как латеральный и медиальный углы глаза, расщелина между верхними резцами [15]. Далее происходит этап регистрации, где хирург прикасается специальным щупом к заранее намеченным реперным точкам. В результате регистрации мы получаем интеграцию регистрируемых данных реального пациента в 3D модель, построенную на основании КТ/МРТ изображений [7,15,49]. После завершения регистрации, хирург может навигировать любой хирургический инструмент и отслеживать его местоположение в режиме реального времени [7,15,39,45,49,70,86,126,133].
Возможность виртуального моделирования хода операции по шагам и отслеживание местоположения инструментов в ходе операции с точностью до 1-2 мм (в зависимости от модели навигационной системы) выводит возможности эндоскопической хирургии на совершенно новый уровень [7,45,49,70].
Метод 3D – реконструкции КТ – ангиографии ювенильных ангиофибром носоглотки и основания черепа (собственное изобретение)
Удаление ЮАН и ОЧ единым блоком затруднено в связи с отсутствием капсулы, что приводит к наличию остаточных компонентов и возникновению рецидивов заболевания. Учитывая доброкачественный характер заболевания, нередко опухоль удаляется фрагментарно, что делает затруднительной морфологическую оценку края резекции. Оценка наличия остаточной опухоли проводится с помощью МСКТ с КУ на основании заключения врача-рентгенолога.
Таким образом, существует потребность в способе оценки результата хирургического лечения визуализации юношеских ангиофибром носоглотки и основания черепа, позволяющем объективно и точно произвести анатомо-топографическую оценку опухолевой ткани.
В уровне техники не известны способы визуализации ЮАН и ОЧ, позволяющие досконально оценить картину роста опухоли , как для планирования хирургического доступа, так и для оценки радикальности оперативных вмешательств, связанных с удалением ЮАН и ОЧ.
Способ визуализации юношеских ангиофибром носоглотки и основания черепа заключается в проведении перфузионного КТ-исследования на мультиспиральном томографе [32]. Контрастный препарат (концентрация йода – 350–370 мг/мл, объем – 40 мл) со скоростью введения 4 мл/с вводился c помощью автоматического инжектора в кубитальную вену. Для количественной оценки характеристик микроциркуляции использовались гемодинамические тканевые параметры: средняя скорость кровотока (cerebral blood flow, CBF), средний объем кровотока (cerebral blood volume, CBV), среднее время транзита крови (mean transit time, MTT), вычисленные из расчета на 100 г массы вещества ткани. Существенным недостатком способа является то, что сами хирурги, не обладая навыками чтения мультипланарных рентгеновских изображений и полученных данных о микроциркуляции, сталкиваются с невозможностью оценки снимков своими силами при отсутствии специалиста-рентгенолога со знанием особенностей визуализации ЮАН и ОЧ.
Также известен способ визуализации ЮАН и ОЧ, принятый за прототип [2]. Способ заключается в проведении мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ) с использованием контрастного препарата и построением исходной трехмерной реконструкции челюстно-лицевой зоны до и после операции. Данный способ отл ичается информативностью, однако интерпретация полученных данных должна осуществляться специалистом-рентгенологом, обладающим навыками чтения данных МСКТ с контрастным усилением и знанием особенностей визуализации ЮАН и ОЧ. На практике, такие знания встречаются у врачей со специализацией в заболеваниях головы и шеи, крайне редко. Общие же специалисты-рентгенологи зачастую не владеют указанными навыками и часто трактуют гемостатические элементы лечения или рубцовую, или полипозную, ткань в послеоперационной области как остаточный компонент опухоли, приводя хирургов в известное замешательство и , наоборот, часто пропускают небольшие фрагменты остаточной опухоли , что приводит к отсутствию своевременной повторной операции. В ходе исследования нами была разработана и применена новая методика оценки результата хирургического лечения ЮАН и ОЧ на основе 3D-реконструкций КТ-ангиографии (заявка на патент № 2017110081), которая позволяла сравнивать 3-хмерные реконструкции данных МСКТ головы с контрастным усилением в арте риальную фазу до и после выполненной операции. При помощи специальных фильтров оставляли только изображение костей и кровеносных сосудов. Во всех случаях данные 3Д реконструкции коррелировали с рентгенологическими заключениями.
Настоящий способ относится к новому применению постобработки данных КТ ангиографии для планирования и оценки послеоперационных результатов без необходимости глубоких знаний в КТ-семиотике ЮАН и ОЧ.
В соответствии с этим, техническим результатом является повышение точности оценки результата хирургического лечения ЮАН и ОЧ при помощи доступного и простого способа визуализации, что позволяет как планировать тактику и ход хирургического лечения, так и объективно оценивать результаты хирургического лечения пациентов с данным диагнозом.
Для достижения указанного технического результата способ осуществляют следующим образом:
1. Выполняют МСКТ исследование с использованием контрастного препарата (КП) до и после хирургического лечения. При сканировании фиксируют артериальную фазу накопления КП через 3-17 секунд после введения КП. Этот временной интервал является существенным, так как в связи с наличием значительного сосудистого компонента, связанного при этом фиброзной стромой опухоли, плотностные характеристики сосудов опухоли являются гиперденсивными в артериальную фазу, что позволяет различать фрагменты опухоли и визуально отфильтровывать их от окружающих мягких тканей в связи с более значительным и интенсивным накоплением в опухоли КП.
2. В программу для просмотра томограмм-файлов DICOM (мы использовали Horos или Osirix для Mac OS) загружают данные визуализации МСКТ пациента с контрастным усилением.
3. Выбирают серию снимков, соответствующих артериальной фазе накопления КП (для используемых нами программ - 1 СЕ).
4. Выбирают режим 3D реконструкции, а на нем - 16-битный цветной графический редактор (мы использовали 16-bit CLUT editor (Color look-up table editor). Удаляют головной упор и другие мешающие обзору и присутствующие на реконструкции элементы (кислородные маски, трубки и т.д.).
5. В открытом окне редактора производят настройки трехмерного изображения черепа с помощью гистограммы (серого цвета), отображающей плотностные и прозрачностные характеристики (математический пересчет единиц Хаунсфильда для двухмерного графического отображения, где ось абсцисс – линейный график плотностных характеристик, на графике обозначается «value», ось ординат – степень непрозрачности пикселя от 0 до 1, где 0 это полная прозрачность, а 1 – полная непрозрачность, на графике обозначается «alpha»). Принцип р аботы данного редактора основан на физических параметрах цветных изображений, где имеются 4 стандартные опорные точки (Рис. 6).
Опорные точки расположены в порядке увеличения плотностных характеристик изображения по отношению к гистограмме. Далее задают каждой точке оптимальные координаты по осям абсцисс и ординат, начиная с более плотных – белая опорная точка (1) (кость, контрастное вещество) и устанавливаем значение value: 575-577 и значение alpha: 0.998; затем красная опорная точка (2) (сосудистое русло): значение value: 123-125 и значение alpha: 0.998; далее черная опорная точка (3) (мягкие ткани): значение value: 103-105 и значение alpha: 0.000; и последней задают координаты желтой опорной точки (4) (менее плотные мягкие ткани): значение value: 375-377, при этом значение alpha должно располагаться на линии гистограммы в заданном диапазоне value (данное значение alpha может различаться у разных пациентов) (Рис. 7).
Сравнительный анализ жалоб больных и данные объективного осмотра до и после проведения хирургического лечения
Во время эндоскопического осмотра полости носа до нашего хирургического лечения у большинства пациентов было выявлено наличие новообразования - 64 пациента (78,05%).
В послеоперационном периоде пациентам обеих групп проводился контрольный осмотр с эндоскопическим исследованием полости носа и носоглотки на 3-и, 7-е сутки после операции, а также через 1 месяц. Мы наблюдали существенную разницу в сроках заживления послеоперационной раны в обеих группах исследуемых больных.
У пациентов основной группы наблюдались следующие результаты.
Во 2 подгруппе основной группы пациентов на 3-и сутки после операции отек слизистой оболочки был выражен минимально, раневая поверхность покрыта белесоватым налетом, в носовых ходах умеренное количество серозно-слизистого отделяемого у 16 пациентов (69,57%). На 7-е сутки после операции в полости носа выявлялись слизисто-геморрагические корки. Серозные и слизистые выделения из носа имели место у 4 пациентов (17,39 %).
Через 1 месяц после хирургического лечения при риноскопии и эндоскопии полости носа отек и гиперемия слизистой оболочки носа уже не наблюдались, область хирургического воздействия не отличалась от окружающих тканей, корочек и явлений атрофии слизистой оболочки не выявлено (рис. 20).
У пациентов контрольной группы наблюдались следующие результаты.
Во 2 подгруппе группы сравнения на 3-и сутки после операции отмечался выраженный отек и гиперемия слизистой оболочки полости носа у 15 пациентов (75%). У всех 20 пациентов (100 %) раневая поверхность была покрыта плотным белесоватым налетом, в носовых ходах имелось большое количество раневого отделяемого. На 7-е сутки после операции в полости носа выявлялись слизисто-геморрагические корки. Серозные и слизистые выделения были обнаружены у 9 пациентов (45 %), (рис. 21).
Данные, полученные в результате эндоскопического исследования, демонстрируют более быстрый процесс заживления послеоперационной раны: уже на 3 послеоперационные сутки количество раневого отделяемого и слизистых выделений было статистически достоверно меньше у пациентов в группе с использованием КТ–навигационной системы (p 0,05, точный критерий Фишера). Однако, на 7 сутки после выполненного хирургического лечения статистически достоверных различий не выявлено (p 0,05). По нашему мнению, это может быть косвенно связано со снижением необходимости применения носовых тампонов, а , следовательно, возможности более раннего применения местной противоотечной и антибактериальной терапии в основной группе пациентов. Однако, эта гипотеза требует проведения дальнейших исследований.
Корреляционный анализ Спирмена между интра- и послеоперационными показателями
Сравнение корреляционной зависимости интра- и послеоперационных показателей между 2 подгруппами представлен на (рис. 22).
При сравнительном анализе основной группы и группы сравнения прослеживается сильная прямая корреляционная связь: между длительностью операции и объемом интраоперационной кровопотери (сильная ассоциация, r=0,78; p 0,05; метод Спирмена); между послеоперационным койко-днём и длительностью операции (r=0,40; p 0,05; метод Спирмена), так же как и между послеоперационным койко-днём и объемом кровопотери (r=0,29; p 0,05; метод Спирмена) прослеживается умеренная ассоциация. То есть, чем дольше продолжается хирургическое вмешательство, тем больше объем интраоперационной кровопотери и наоборот; чем больше объем интраоперационной кровопотери и/или дольше продолжается хирургическое вмешательство, тем дольше пребывание больного в стационарных условиях после операции.
Если рассматривать отдельно 2 подгруппы (удаление новообразований), то также сильная связь прослеживается между длительностью операции и объемом кровопотери (сильная корреляция, r=0,80; p 0,05; метод Спирмена). Между послеоперационным койко-днём и длительностью операции прослеживается слабая корреляция (r=0,31; p 0,05; метод Спирмена), однако между послеоперационным койко-днём и объемом кровопотери связь исчезает (r=0,22; p 0,05; метод Спирмена).
Также прослеживается умеренная ассоциация между качеством носового дыхания на 7-е сутки (NOSE 7) после операции и длительностью тампонады полости носа (умеренная ассоциация, r=0,52; p 0,05; метод Спирмена); м ежду качеством носового дыхания на 7-е сутки (NOSE 7) и необходимостью применения носовых тампонов после хирургического вмешательства прослеживается тоже умеренная ассоциация (r = -0,56; p 0,05; метод Спирмена). То есть, качество носового дыхания на 7 сутки после операции было лучше у пациентов, которым либо не тампонировали полость носа, либо длительность нахождения тампонов в полости носа была меньше.
Между качеством носового дыхания на 7-е сутки (NOSE 7) и качеством жизни на 7-е сутки (SF36 7) средняя ассоциация (r=0,47; p 0,05; метод Спирмена). То есть, чем выше качество носового дыхания, тем выше качество жизни пациентов.
Между послеоперационным койко-днем и качеством носового дыхания на 7-е сутки (NOSE 7) средняя ассоциация (r=0,52; p 0,05; метод Спирмена). Между послеоперационным койко-днем и качеством жизни на 7-е сутки (SF36 7) обратная корреляционная связь (средняя ассоциация; r = -0,44; p 0,05; метод Спирмена). То есть, чем лучше качество жизни на 7 суки после операции, тем меньше длительность пребывания в стационаре.