Автореферат диссертации по медицине на тему ХИРУРГИЧЕСКОЕ ЛЕЧЕНИЕ ОПУХОЛЕЙ КОСТЕЙ ТАЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИРТУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И КОМПЬЮТЕРНОЙ НАВИГАЦИИ.
На правах рукописи
ЩИПАХИН СЕРГЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ
ХИРУРГИЧЕСКОЕ ЛЕЧЕНИЕ ОПУХОЛЕЙ КОСТЕЙ ТАЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИРТУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И КОМПЬЮТЕРНОЙ НАВИГАЦИИ
14.01.12 - онкология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
005539352
21 НОЯ 2013
Москва-2013 г.
005539352
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении
«Российский онкологический научный центр имени Н.Н.Блохина» Российской академии медицинских наук (ФГБУ «РОНЦ им. Н.Н.Блохина»
РАМН)
Научный руководитель:
доктор медицинских наук Мусаев Эльмар Расимович
Официальные оппоненты:
Тепляков Валерий Вячеславович, доктор медицинских наук, профессор, ФГБУ «МНИОИ им. П.А. Герцена» Минздрава России, заведующий отделением онкоортопедии.
Виршке Эдуард Рейнгольдович, доктор медицинских наук, ФГБУ «РОНЦ им. Н.Н. Блохина» РАМН, ведущий научный сотрудник отдела лучевой диагностики и интервенционной радиологии.
Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский научный центр рентгенрадиологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации
диссертационного совета (Д 001.и1 /,\л) ф1ьу «гипц им. п.п.ьлохина» РАМН (115478, Москва, Каширское шоссе, 23)
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «РОНЦ им. Н.Н.Блохина» РАМН по адресу: 115478, Москва, Каширское шоссе, 24
Защита диссертации состоится
Автореферат разослан
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук
Шишкин Юрий Владимирович
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы
Лечение опухолей костей таза представляет одну из самых сложных проблем в онкологической ортопедии. В костях таза возникают опухоли как доброкачественного, так и злокачественного характера, основную массу которых составляют опухоли хрящевого генеза (С.Т. Зацепин, 2001, H.H. Трапезников, 1989).
По данным различных авторов первичная хондросаркома костей таза встречается от 19 % до 33 % от общего количества больных (Hederson, Dahlin, 1966, J.Healey, A.Kawai, 1996, M.Д. Алиев, 2006). Вторичная хондросаркома, возникшая на фоне предшествующего костно-хрящевого экзостоза, возникает до 25 % случаев (Maya Е. Pring, 2001).
Среди других злокачественных процессов остеосаркома составляет до 20% случаев, метастазы рака - 22% , злокачественная фиброзная гистиоцитома - 13%, саркомы Юинга -11% от всех больных (J. Mankin, H. Thomas Temple, 2002).
В 65% случаев поражается подвздошная кость, в 20% - лонная кость, и по 8% приходится на седалищную кость и крестец (A. Huvos, Р. Meyers. 1996).
Лечение больных с опухолями, локализующимися в области тазового пояса, должно быть комплексным с использованием всех современных методов лечения - химиотерапии, лучевого воздействия, гормоно- и иммунотерапии. Для большинства больных неотъемлемыми элементами комплексной терапии являются и хирургический метод, а для некоторых нозологических форм, таких как хрящевые опухоли, он составляет основу лечения (Т.К. Харатишвили, 2000, Э.Р. Мусаев, 2008).
Большинство специалистов в онкоортопедии отмечают особые трудности хирургического лечения больных с опухолями костей таза и недостаточную разработанность методов при вмешательстве на костях таза
(Н.Н.Трапезников 1989, А.Н. Махсон, 1998, Н.М. Malawer, 1983).
Это связано не только с размерами опухоли, анатомической локализацией, гистологическим типом, радикальностью резекции, но и высоким риском развития интра- и послеоперационных осложнений, которые встречаются до 55-77%, включая кровотечение и раневую инфекцию - до 34% некроз лоскута - 16%, а также развитие рецидивов и метастазов - по 35% случаев (P. Apffelstaedt, A.Kawai, 1996).
Все это диктует необходимость разрабатывать новые и совершенствовать существующие методы хирургического лечения больных с опухолями костей таза (Sugarbaker Р.Н, 1992, W.K. Dunham, W.F. Enneking, 1984).
Ранее выполнение калечащих операций являлось адекватным методом лечения, однако в настоящее время современные подходы к хирургическому лечению опухолей костей таза предполагают наряду с удалением опухоли выполнение реконструктивно-пластических операций (D.Harrington-Kevin, 1992).
Наиболее объективными методами визуализации, определения топографии и размеров опухоли, связи с нервно-сосудистыми магистралями и костью являются компьютерная и магнитно-резонансная томографии, которые играют немаловажную роль при планировании хирургического лечения (S. Pellisari, 1996).
Используя данные методов диагностики, при помощи компьютерных технологий, представляется возможным выполнение трёхмерных реконструкций пораженного сегмента (Кармазановский Г.Г., 2002).
В последнее время, построение трёхмерного изображения занимает всё более прочные позиции и часто используется для лечения в травматологии (Vannier М. et. al. 1991, S. Kosling, 1997, Т. Hufner et. al. 2008), заболеваний сердечно-сосудистой (Klucznik R.et al. 2008) и мочевыделительной систем (Weeks К. 1997, Swanson A., 2008).
Однако имеются лишь единичные работы по использованию
4
трехмерной реконструкции в предоперационном планировании лечения опухолей костей таза (Per Ulf Tunn. et. al., 2004, Iwamoto Y. et. al. 1995, Vannier M. et. al. 1996).
Совершенствование методов рентгенодиагностики, компьютерных технологий, интраоперационных методов визуализации анатомических структур позволяет хирургам создавать математические модели опухоли, виртуально проводить резекции и реконструкции тазового кольца. Актуальной задачей является внедрение данных современных методик в клиническую практику.
Цель исследования Улучшение результатов хирургического лечения опухолей костей таза за счет внедрения новейших достижений рентгенодиагностики и совершенствования методов предоперационного планирования и навигации.
Задачи исследования
1. Провести ретроспективный анализ хирургического лечения больных опухолями костей таза, используя данные диагностики прошлых лет.
2. Изучить возможности трехмерной реконструкции и внедрить методику виртуального моделирования в предоперационном планировании резекций опухолей костей таза.
3. Разработать и внедрить методику резекции и реконструкции костей таза под контролем навигационной системы.
4. Провести анализ онкологических результатов резекции опухолей костей таза в различных группах; определить факторы, влияющие на выживаемость и возникновение рецидивов.
Научная новизна
Изучен клинический материал, на основании которого оценены возможности предоперационного планирования лечения опухолей костей таза с использованием трехмерного виртуального моделирования, определены и спланированы типы реконструктивно-пластических операций,
операций, что позволило значительно сократить количество калечащих операций, ускорить реабилитацию и улучшить качество жизни пациентов. Проанализированы причины возможных диагностических ошибок при оценке распространенности опухолевого процесса. Впервые в России использован опыт резекций и реконструкций костей таза под контролем интраоперационной навигационной системы.
Практическая значимость
Проведённые исследования помогут в решении вопроса о наиболее радикальном объёме оперативного вмешательства. Результаты перечисленных исследований помогут выбрать индивидуальную тактику введения каждого больного, улучшить результаты хирургического лечения и будут внедрены в клиническую практику. Использование предоперационного планирования должно войти в стандарт при хирургическом лечении больных опухолями костей таза. Резекции костей таза при опухолях под контролем интраоперационной навигационной системы могут быть рекомендованы как стандарт в специализированных клиниках, располагающих
соответствующим оборудованием.
Методы статистического анализа Для решения статистических задач использована программа SPSS(BepcHH 20.0, SPSS Inc). Выживаемость рассчитывался по методу Kaplan-Meier, а достоверность различий между кривыми в сравниваемых группах оценивали посредством long-rank теста. Для оценки влияния различных факторов на выживаемость использован регрессивный анализ по А. Сох.
Апробация диссертации Апробация диссертации состоялась 8 ноября 2012 г. на совместной научной конференции отделения вертебральной хирургии, отделения опухолей опорно-двигательного аппарата, отделения реконструктивной-сосудистой хирургии, отделения опухолей черепно-челюстно-лицевой области, отдела лучевой диагностики и интервенционной радиологии НИИ
КО ФГБУ «РОНЦ им. Н. Н. Блохина» РАМН, отделения рентгендиагностики НИИ ДОГ ФГБУ «РОНЦ им.Н.Н.Блохина» РАМН, кафедры онкологии ГБОУ ДПО «РМАПО» Минздрава России.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 3 работы в журналах рекомендованных ВАК РФ, 6 тезисов в отечественных и зарубежных
изданиях.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 133 страницах машинописного текста и состоят из введения, обзора литературы, глав включающих «материалы и методы», «виртуальное хирургическое моделирование и интраоперационная компьютерная навигация», «результаты», «обсуждение полученных результатов», выводов, списка литературы из 135 источников (10 отечественных, 125 зарубежных). Работа иллюстрирована 16 таблицами и 86 рисунками.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материал основан на данных, полученных в отделе общей онкологии Российского Онкологического Научного Центра им. H.H. Блохина РАМН. В исследование были включены 105 больных, которым выполнялись резекции костей таза в период с 2000 по июль 2012 год включительно.
Распределение по гистологическому типу и локализации опухолей представлено следующим образом (табл.1).
Они были разделены на 3 группы:
- пациенты, которым проводилось оперативное лечение с 2000 по 2004
год (первая (контрольная группа));
- пациенты, которым выполнялись резекции в период с 2005 по 2009 год включительно с применением на предоперационном этапе компьютерного виртуального моделирования и интраоперационного контроля с применением электронно-оптического преобразователя (вторая
группа);
- пациенты, которым выполнялись резекции в период с 2010 по июль 2012 года с применением на предоперационном этапе компьютерного виртуального моделирования и интраоперационной навигационной системы ВгатЬаЬ (третья группа).
Таблица 1. Распределение по гистологическому типу и локализации опухолей
Нозология Локализация поражения Число больных
Р1 Р2 РЗ Р4 Р12 Р23 Р123 Р14 11 %
Хондросаркома1 6 - 4 - - 1 - - 11 10,5%
Хондросаркома11-Ш 11 1 13 - 6 6 8 3 48 45,8%
Саркома Юнига 1 - - - - 2 1 4 8 7,7%
Остеосаркома - - - - - - 2 1 3 2,8%
Альвеол, саркома - - - - - - - 1 1 0,9%
Гемангнопери-цитома 1 - - - - ~ - " 1 0,9%
Метастатические опухоли 4 2 2 2 1 2 13 12,4%
ГКО 3 - 7 - 1 1 - 2 14 13,3%
Хордома - - - 4 - - - 2 6 5,7%
п 26 1 26 4 9 12 12 15 105
% 24,8% 0.9% 24,8% 3,6% 8,6% 11,5% 11,5% 14.3% 100%
Наиболее частой гистологической формой опухоли во всех трех группах
была хондросаркома.
В первой группе хондросаркома различной степени злокачественности
встречалась в 18(72%) случаях, ГКО в 5 (20%) случаях, по локализации
чаще опухоль располагалась в лонной и седалищной костей - у 8(32%)
8
больных. В 13(52%) случаях опухоль поражала 2 и более кости.
Во второй группе также чаще встречалась хондросаркома - 28 больных (51%), в этой группе в 11 случаях (20%) встречались метастатические опухоли, по 5 случаев были пациенты с саркомой Юинга и ГКО.
В третьей группе хондросаркома наблюдалась у 13 (52%) больных, Также встречались ГКО - 4 случая (16%) и хордома 3 (12%) случая; по локализации ' опухоль чаще располагалась в подвздошной кости в 6(24%) случаях, в области седалищной и лонной костей, а также в зоне подвздошной кости с переходом на вертлужную впадину - по 5(20%) случаев соответственно.
По распространенности опухолевого процесса пациенты были поделены на две группы: с поражением одной кости таза и с поражением двух и более костей таза. Во всех трех группах распределение по данному признаку было практически одинаковым и составило: в первой группе - 12 и 13 больных, во второй группе - 31 и 24 больных, в третьей группе - 14 и 11 больных соответственно.
В исследуемых группах больные были разделены на случаи с объемом опухолевого поражения менее 500 см3 и более 500 см3 . В первой группе распределение по объему поражения составило 18 (72%) и 7 (28% ), во второй 38 (69%) и 17 (31%), в третьей группе 17(68%) и 8 (32%) случаев соответственно.
По признаку агрессивности опухолевого процесса опухоли были разделены на низкозлокачественные и высокозлокачественные. Причем если в первой группе соотношение было 11 (44%) и 15 (56%) соответственно, то второй и третьей группах отмечалось преобладание высокозлокачественных опухолей: во второй группе - 9 (16,3%) и 46 (83,7%)в третьей группе - 5 (20%) и 20 (80%) соответственно.
Методы обследования. Рентгенография (стандартная рентгенография таза) является базовым методом лучевого обследования и проводится всем пациентам с опухолевым поражением костей таза. Её выполняют в двух проекциях, с обязательным очищением кишечника накануне исследованием для максимальной визуализации костных структур. Обследование проводят с максимальным захватом всех костей таза, а на переднезадней рентгенограмме - также и с верхней трети бедренных костей.
Компьютерная томография (КТ) - это наиболее информативный и специфичный метод, чем рентгенография. КТ позволяет получить изображение в аксиальной проекции, показать связь мягкотканых и костных образований, а также выявить даже незначительные изменения показателей плотности изучаемых структур. На компьютерных томограммах четко дифференцируются костная и мягкие ткани, определяется степень поражения костной ткани, нарушение её целостности, наличие и объем внекостного компонента, связь с сосудисто-нервными структурами, степень их вовлечения. Использование двухмерной (2D), мультипланарной (MPR), трехмерной реконструкции(ЗО) позволяет значительно повысить диагностическую ценность метода.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) - современный неинвазивный метод исследования. С помощью МРТ возможна четкая визуализация всех мягкотканых структур исследуемой области. Позволяет определять локализацию и распространение внекостного опухолевого компонента. Данное исследование проводится без использования ионизирующей радиации, что играет важную роль в диагностике поражения области таза. Ангиография (АГ) - является дополнительным методом лучевого обследования, позволяющим определить степень кровоснабжения пораженного опухолью сегмента, его источник, а также связь с магистральными сосудами и возможное их вовлечение. Данное исследование выполнялось при больших размерах опухолей и возможной
ю
предоперационной эмболизации патологических сосудов.
Методика построения трехмерных моделей (3D реконструкций).
Для получения качественной ЗБреконструкции тканей и органов области таза важна хорошая их визуализация на аксиальных срезах (томограммах), что прежде всего зависит от градиента плотности между органом и окружающими тканями. Работа с программным обеспечением начинается с подготовительного режима. Поперечные срезы, полученные в фазу контрастирования записываются с рабочей станции томографа на компактный диск(СО). Затем данные начинают обрабатывать на персональном компьютере. С помощью программы «Mimics» проводят предварительное построение исследуемого объекта по данным рабочей станции, обращая внимание на одинаковый шаг между срезами. При выявлении неравномерного интервала между срезами проводится их корректировка. Далее выполняется преобразование формата данных, при котором появляется возможность корректировки изображения на каждом срезе. Следующим этапом в подготовке к виртуальному моделированию является последовательное расположение срезов для будущего построения трехмерного объекта. При помощи программы «XnView» выполняется данное преобразование.
После завершения подготовки начинали само построение объемных изображений. Программа реконструкции «3DView» позволяет в полуавтоматическом режиме, используя естественный градиент плотности, построить трехмерные изображения костной ткани. Для построения объемных изображений сосудов необходимо использовать срезы в контрастной фазе исследования.
Для реконструкции объемных изображений органов, тканей и патологических образований мы использовали поверхностную реконструкцию, которую проводили при помощи программы «Photoshop CS2». Выбирали интересующий нас объект и последовательно на каждом
срезе выделяли (обводили) поверхность по контуру. Выделенная зона фиксировалась компьютером, а остальные элементы аксиального среза удаляли. При переходе от среза к срезу получали ряд окрашенных плоскостей, фиксированных в памяти компьютера (рис.1).
А Б
Рисунок 1. Преобразование изображений. А-До выделения (обведения) опухоли, Б- После выделения(обведения) опухоли
После автоматического математического обсчета полученных данных в программе реконструкции «ЗОУ1еш» получали объемное изображение органа или ткани - его поверхностную реконструкцию (рис.2).
Рисунок 2. Объемное изображение таза с опухолью (поверхностная
реконструкция).
Полученные объемные изображения можно совмещать между собой, создавая, таким образом, топографо-анатомические блоки области таза. На основе таких блоков и была разработана методика виртуального хирургического моделирования.
Проведение виртуального хирургического моделирования.
После получения топографо-анатомического блока области таза мы приступали к «виртуальной операции». При помощи графического редактора «Magics 8.0» выбирались необходимые объемные изображения, располагая их в соответствующем порядке и положении, производилось разделение и соединение отдельных фрагментов. По полученным при 3D реконструкциях данным разрабатывали план предполагаемого оперативного вмешательства: на мониторе компьютера изучали результаты этих манипуляций. Учитывая данные анамнеза, морфологию опухоли, её потенциала к инфильтративному росту планировался объем предполагаемой резекции. Согласно онкологическим канонам, проводилась виртуальная резекция таза с прилежащими тканями и сосудами (рис.3-4).
Рисунок 3. Компьютерная модель таза Рисунок 4. Компьютерная модель с сосудами и опухолью. таза после виртуальной
резекции.
Несмотря на значительный прогресс, связанный с использованием предоперационного планирования и виртуальной резекции опухоли, не всегда удавалось выполнять резекции по намеченному плану с
13
использованием ранее описанной методики. Это было связано со сложной интраоперационной визуализацией тех точек и зон, через которые проходила резекция при виртуальном моделировании. В связи с этим появилась необходимость в применении навигации во время операции для точного совмещения пред- и интраоперационных данных. Это стало возможным с появлением интраоперационной навигационной системы.
Применение интраоперационной навигационной системы.
В последние два с половиной года, для выполнения резекции по намеченному плану в нашей клинике мы начали использовать интраоперационное навигационное оборудование фирмы ВгатЬаЬ. При помощи навигационной системы в нашей клинике выполнено 25 резекций таза при первичных и метастатических опухолях костей.
Навигационная система фирмы ВгатЬаЬ состоит из нескольких модулей: рабочая станция, на которой строится трехмерные модели на основании данных компьютерной томографии. Планируются объем и размеры предполагаемой резекции по ранее намеченному предоперационному виртуальному моделированию. Она состоит из системного блока, монитора, специализированного программного обеспечения (рис. 5).
Рисунок 5. Модель таза с опухолью, размерами предполагаемой резекции на рабочей станции навигационной системы.
Другой модуль навигационной системы располагается непосредственно в операционной. Он включает в себя камеру с инфракрасным излучением, а также установку с сенсорным экраном (рис.6-7).
Рисунок 6. Камера с инфракрасным Рисунок 7. Установка с сенсорным излучением. экраном.
Данные с трехмерной моделью и размерами предполагаемой резекции переносятся с помощью гибкого диска на интраоперационную установку, проводится их обработка. Во время операции после мобилизации опухоли проводится совмещение данных до операции с интраоперационной картиной путем использования камеры с инфракрасным излучением. Её принцип основан на способности излучать, и впоследствии, принимать инфракрасный свет, который отражается от специальных светоотражающих шариков. Эти шарики располагаются на специальных платформах, которые крепятся к одной из костей таза и хирургическому инструментарию. После пространственной регистрации инструментов на экране монитора станции навигационной системы отображается положение костей таза и инструментов относительно друг друга (рис.8-11).
Рисунок 8.Платформа со светоотражающими шариками.
Рисунок 9.Платформа на экране монитора.
Рисунок 10.Этап прикрепления конструкции со светоотражающими шариками к одной из костей таза. 16
Рисунок 11.Этап регистрации хирургического инструментария.
Далее остеотом устанавливался к месту резекции, которое ранее было зарегистрировано. Наблюдая за экраном монитора станции, определялось направление и угол резекции, при этом линия резекция совмещалась с линией, которая было определена на предоперационной модели (рис.12-13).
Рисунок 12.Совмещение линии резекции с линией, указанной на предоперационной модели.
Рисунок 13.Этап резекции.
I
Для оценки точности выполненной резекции выполнялось послеоперационное рентгенологическое исследование.
Точность резекции составила (0,7-1,6мм).
Интраоперационная навигационная система позволяет не только радикально выполнять резекции костей таза, но и устанавливать системы стабилизации при реконструкции тазового кольца с высокой степенью точности. В группе больных с применением интраоперационной компьютерной навигацией выполнено 6 оперативных вмешательств с восстановлением целостности тазового кольца металлическими конструкциями. Во всех случаях признаков нестабильности за период наблюдения не выявлено. Тогда как в группе с использованием только виртуального моделирования и рентгенологического контроля за резекцией, у 5 из 10 больных отмечены признаки ( нестабильности в ранние периоды наблюдения.
Таким образом, выполнение оперативных вмешательств, с применением
предоперационного виртуального моделирования на основании данных
компьютерной и магнитно-резонансной томографий и использования
интраоперационной навигационной системы на этапе резекции, позволило
повысить количество радикальных и органосохранных операций, с более
высокой точностью выполнять резекции в анатомически значимых зонах,
снизить количество рецидивов, улучшить качество жизни больных. (
18
Результаты
При анализе выполнения радикальности оперативных вмешательств выявлено, что в первой (контрольной) группе из 25 больных нерадикальные резекции выполнены 5 (20%) больным.
Во второй группе (с виртуальным моделированием) нерадикальные оперативные вмешательства выполнены 2-м из 55 больных (3,6%).
В третьей группе (с использованием интраоперационной навигационной системы) нерадикальных оперативных вмешательств не встречалось ни в одном случае (0%).
При анализе факторов, влияющих на развитие рецидивов и выживаемости, оценивали несколько критериев:
- распространенность опухолевого поражения(1 и более кость);
- объем опухоли;
- степень злокачественности опухоли;
- радикальность оперативного вмешательства.
При однофакторном анализе выявлено, что на общую выживаемость достоверно влияли только один признак - степень злокачественности опухоли. При многофакторном анализе на общую выживаемость достоверно влияло также степень злокачественности опухоли (р<0,005). Остальные признаки не влияли на общую выживаемость.
В первой (контрольной) группе у 4(16%) из 25 больных выявлены рецидивы в сроки от 8 до 21 месяцев (в среднем сроки 17 месяцев), во второй группе рецидив заболевания возник у 3(5,5%) из 55 больных в сроки от 4 до 46 месяцев (в среднем 22 месяца), а в третьей группе за период наблюдения рецидивов заболевания не выявлено.
Безрецидивная выживаемость в первой, второй, третьей группах составила 83,6±7,1%, 87,4±3,3% и 100% и соответственно.
При сравнении данных, в первой группе больных с радикально и нерадикальном выполненными оперативными вмешательствами безрецидивная выживаемость составила 89,7% и 60%, во второй группе -91,1% и 100% соответственно, и в третьей группе - 100% и 100% соответственно. Разница в исследуемой группе пациентов статистически оказалась достоверной (р<0,005).
При однофакторном анализе выявлено, что на безрецидивную выживаемость достоверно влияли 2 признака: степень злокачественности опухоли и радикальность оперативного вмешательства. При многофакторном анализе на безрецидивную выживаемость достоверно влияли также степень злокачественности опухоли (р<0,005) и радикальность оперативного вмешательства(р<0,005). Распространенность опухолевого процесса и объем опухоли не оказали влияния на безрецидивную выживаемость.
Заключение
В заключении следует отметить, что хирургическое лечение опухолей костей таза до сих пор является сложной проблемой клинической онкологии. Прогноз у данной категории больных хуже, чем у больных с аналогичными опухолями длинных трубчатых костей. Резекции костей таза характеризуются высокой частотой нерадикально выполненных оперативных вмешательств и, соответственно, большим числом рецидивов и худшей выживаемостью. В нашем исследовании в контрольной группе частота нерадикальных оперативных вмешательств достигала 20%. Разработка и внедрение в повседневную практику методики предоперационного планирования и виртуального моделирования позволило существенно сократить число нерадикальных оперативных вмешательств (3,6%). Внедрение в клинику интраоперационной навигационной системы помогло с большой точностью (0,7-1,6мм) совмещать пред- и интраоперационные данные, что позволило довести число нерадикальных резекций до 0%, таким образом, удается значительно улучшить выживаемость в данной группе
20
больных. Кроме того, с помощью интраоперационной навигационной системы хирург точно устанавливает стабилизирующие системы, что снижает число осложнений и повышает качество жизни пациентов.
ВЫВОДЫ
В соответствии с поставленными в настоящем исследовании задачами, согласно определённой цели работы, основываясь на полученных результатах, сделаны следующие выводы:
1. Радикальность оперативного вмешательства и степень злокачественности опухоли достоверно влияют на безрецидивную выживаемость (р<0,005).
2. Оперативные вмешательства при опухолях костей таза без предоперационного планирования в группе контроля отличаются высокой вероятностью нерадикальных резекций (20%).
3. Применение предоперационного планирования с виртуальным моделированием на основании данных компьютерной и магнитно-резонансной томографии позволяет значительно снизить количество нерадикальных резекций (3,6%).
4. Интраоперационная навигационная система позволяет выполнять резекции костей таза в функционально значимых областях с высокой степенью точности (0,7-1,6мм) в соответствии с предоперационным планированием, что дало возможность снизить число нерадикальных резекций до 0%.
5. Интраоперационная навигационная система позволяет точно устанавливать металлоконструкции для восстановления целостности тазового кольца, что приводит к лучшему функциональному результату и снижению числа осложнений, связанных с механической нестабильностью.
Список работ, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК РФ
1. Алиев, М. Д. К вопросу о реконструкции тазового кольца при опухолях крестцово-подвздошного сочленения./ Поддубная И.В., Мусаев Э.Р., Щипахин С.А., Молчанов Г.В., Евсеев А.В.//Вестник последипломного медицинского образования №2 -2008 стр. 41-48.
2. Мусаев, Э.Р. Первый опыт применения навигационной системы в хирургическом лечении опухолей костей таза./ Щипахин С.А., Сушенцов Е.А., Валиев А.К., Борзов К.А., Алиев М.Д.// Саркома костей, мягких тканей и опухолей кожи. №3 -2011 стр. 10-15.
3. Алиев, М.Д. Первичные опухоли позвоночника / Мусаев Э.Р., Щипахин С.А.// Саркома костей, мягких тканей и опухолей кожи. №3 -2012 стр.3-9.
Опубликованные научные работы
1. Мусаев, Э.Р. Трехмерное моделирование в предоперационном планировании опухолей костей таза./Панченко В.Я., Тюрин И.Е., Молчанов Г.В., Щипахин С.А., Евсеев А.В., Алиев, М.Д.// Мат. IV Съезда онкологов и радиологов стран СНГ, Баку, 28 сентября - 1 октября 2006, стр. 79, абс.311.
2. Aliev, M.D. Experience of sacroiliac joint resections./ Musaev E.R., Shchipakhin S.A., Suchentsov E.A.// 14lh International Symposium on Limb Salvage, Hamburg, Germany, September, 1 l,h-14lh 2007, abs S14.2, p96-97.
3. Musaev, E.R. Treatment of patients with low grade chondrosarcoma of pelvis./ Suchentsov E.A., Shchipakhin S.A., Aliev M.D.// 14th International Symposium on Limb Salvage, Hamburg, Germany, September, ll,h-14,h 2007, abs SI4.11, pl02.
4. Мусаев, Э.Р. Реконструкция тазового кольца после удаления опухолей крестцово-подвздошного сочленения./ Щипахин С.А., Евсеев А.В., Молчанов Г.В., Панченко В.Я., Алиев М.Д. // Материалы V - съезда
онкологов и радиологов СНГ, Ташкент, 14-16 мая 2008г., стр. 344.
22
5. Мусаев, Э.Р. Тотальное удаление крестца при опухолевом поражении./ Сушенцов Е.А., Щипахин С.А., Алиев М.Д.//Клиническая онкология №1 (1)-2011 стр.36-40.
6. Sushentsov, Е.А. Surgical treatment of malignant pelvic bone tumors involving the sacroiliac joint. Experience of single institution./ Musaev E.R., Schipahin S.A., Valiev A.K.,Nered A.S., Aliev M.D.// 25,h Annual Meeting of the EMSOS, May 14-16, 2012 Bologna, Italy. Abstract book, p. 208.
Подписано в печать 12.08.2013г. Формат 60x90/16 Тираж 80 экз. Заказ № 124
Издательский центр ОАО «ССКТБ-ТОМАСС»
Текст научной работы по медицине, диссертация 2013 года, Щипахин, Сергей Алексеевич
российская академия медицинских наук
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «РОССИЙСКИЙ ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР им. H.H. БЛОХИНА» РАМН
04201361462 На правах рукописи
щипахин
Сергей Алексеевич
ХИРУРГИЧЕСКОЕ ЛЕЧЕНИЕ ОПУХОЛЕЙ КОСТЕЙ ТАЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИРТУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И КОМПЬЮТЕРНОЙ
НАВИГАЦИИ
14.01.12 - онкология
Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
Научный руководитель: доктор медицинских наук, Мусаев Эльмар Расимович
Москва-2013
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1 Историческая справка 8
1.2 Хондросаркома 9
1.3 Остеосаркома 11 1.4Саркома Юинга 13
1.5 Метастатические опухоли 15
1.6 Хирургическое лечение 16
1.7 Диагностика и предоперационное планирование 19
1.8 Планирование резекции 22 ГЛАВА 2.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 25
2.1. Общая характеристика анализируемой группы больных 25
2.1.1. Распределение по гистологическому типу и локализации 26
2.1.2. Распространенность опухолевого поражения 30
2.1.3. Объем опухолевого поражения 33
2.1.4. Высокозлокачественные и низкозлокачественные опухоли 36 2.1.5 Радикальные и нерадикальные операции 38
2.2. Методы обследования 42 2.3 Виртуальное хирургическое моделирование 48 2.4. Интраоперационное применение навигационной системы 49 2.5 Предоперационная подготовка больных 51 2.6. Методы статистического анализа 53
ГЛАВА 3. ВИРТУАЛЬНОЕ ХИРУРГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И
ИНТРАОПЕРАЦИОННАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ НАВИГАЦИЯ 54
3.1. Методика построения трехмерных моделей 54
3.2. Проведение виртуального хирургического моделирования 57
3.3. Создание стереолитографических моделей 63
3.4. Рентгенологическая разметка и контроль 64
3.5. Применение интраоперационной навигационной системы 74 ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ 90 4.1 .Общая выживаемость 90
4.1.1. Распространенность опухолевого поражения 92
4.1.2. Объем опухолевого поражения 94
4.1.3. Степень злокачественности опухоли 95
4.1.4. Радикальность оперативного вмешательства 97 4.2. Безрецидивная выживаемость 99
4.2.1. Распространенность опухолевого поражения 100
4.2.2. Объем опухолевого поражения 102
4.2.3. Степень злокачественности опухоли 103
4.2.4. Радикальность оперативного вмешательства 105 ГЛАВА 5. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 108 ВЫВОДЫ 118 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 119 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 120
Введение
Лечение опухолей костей таза представляет одну из самых сложных проблем в онкологической ортопедии. В костях таза возникают опухоли как доброкачественного, так и злокачественного характера, основную массу которых составляют опухоли хрящевого генеза (С.Т. Зацепин, 2001, H.H. Трапезников, 1989).
По данным различных авторов первичная хондросаркома костей таза встречается от 19% до 33% от общего количества больных (Hederson, Dahlin, 1966, J.Healey, A.Kawai, 1996, M.Д. Алиев, 2006). Вторичная хондросаркома, возникшая на фоне предшествующего костно-хрящевого экзостоза, возникает до 25% случаев (Maya Е. Pring, 2001).
Среди других злокачественных процессов остеосаркома составляет до 20% случаев, метастазы рака - 22%, злокачественная фиброзная
гистиоцитома - 13%, саркомы Юинга - 11% от всех больных (J. Mankin, H. Thomas Temple, 2002).
В 65% случаев поражается подвздошная кость, в 20% - лонная кость, и по 8% приходится на седалищную кость и крестец (A. Huvos, P.Meyers, 1996).
Лечение больных с опухолями, локализующимися в области тазового пояса, должно быть комплексным с использованием всех современных методов лечения - химиотерапии, лучевого воздействия, гормоно- и иммунотерапии. Для большинства больных неотъемлемыми элементами комплексной терапии являются и хирургический метод, а для некоторых нозологических форм, таких как хрящевые опухоли, он составляет основу лечения (Т.К. Харатишвили, 2000; Э.Р. Мусаев, 2008).
Большинство специалистов в онкоортопедии отмечают особые трудности
хирургического лечения больных с опухолями костей таза и недостаточную
4
разработанность методов при вмешательстве на костях таза (Н.Н.Трапезников, 1989; А.Н. Махсон, 1998; Н.М. Malawer, 1983).
Это связано не только с размерами опухоли, анатомической локализацией, гистологическим типом, радикальностью резекции, но и высоким риском развития интра- и послеоперационных осложнений, которые встречаются до 55-77%, включая кровотечение и раневую инфекцию - до 34% некроз лоскута - 16%, а также развитие рецидивов и метастазов - по 35% случаев (P. Apffelstaedt, A.Kawai, 1996).
Все это диктует необходимость разрабатывать новые и совершенствовать существующие методы хирургического лечения больных с опухолями костей таза (Р.Н. Sugarbaker, 1992; W.K. Dunham, W.F. Enneking, 1984).
Ранее выполнение калечащих операций являлось адекватным методом лечения, однако в настоящее время современные подходы к хирургическому лечению опухолей костей таза предполагают наряду с удалением опухоли выполнение реконструктивно-пластических операций (D.Harrington-Kevin,1992).
Наиболее объективными методами визуализации, определения топографии и размеров опухоли, связи с нервно-сосудистыми магистралями и костью, являются компьютерная и магнитно-резонансная томографии, которые играют немаловажную роль при планировании хирургического лечения (S. Pellisari, 1996).
Используя данные методов диагностики, при помощи компьютерных технологий, представляется возможным выполнение трёхмерных реконструкций пораженного сегмента (Г.Г. Кармазановский, 2002).
В последнее время, построение трёхмерного изображения занимает всё более прочные позиции и часто используется для лечения в травматологии (Vannier M. et. al. 1991; S. Kosling, 1997; T. Hufner et. al. 2008), заболеваний сердечно-сосудистой (Klucznik R. et al., 2008) и мочевыделительной систем (Weeks К., 1997; Swanson A., 2008).
Однако имеются лишь единичные работы по использованию трехмерной реконструкции в предоперационном планировании лечения опухолей костей таза (Per Ulf Tunn. et. al., 2004; Iwamoto Y. et. al. 1995; Vannier M. et. al., 1996).
Совершенствование методов диагностики, хирургического лечения является актуальной задачей для онкоортопедов, так как позволит значительно уменьшить количество рецидивов, сократить число калечащих операций, ускорить реабилитацию и улучшить качество жизни пациентов.
Цель исследования
Улучшить результаты хирургического лечения опухолей костей таза за счет внедрения новейших достижений рентгенодиагностики и совершенствования методов предоперационного планирования и навигации.
Задачи исследования
1. Провести ретроспективный анализ хирургического лечения больных опухолями костей таза, используя данные диагностики прошлых лет.
2. Изучить возможности трехмерной реконструкции и внедрить методику виртуального моделирования в предоперационном планировании резекций опухолей костей таза.
3. Разработать и внедрить методику резекции и реконструкции костей таза под контролем навигационной системы.
4. Провести анализ онкологических результатов резекции опухолей костей таза в различных группах; определить факторы, влияющие на выживаемость и возникновение рецидивов.
Научная новизна
Изучен клинический материал, на основании которого оценены возможности предоперационного планирования, лечения опухолей костей таза с использованием трехмерного моделирования, определены и спланированы типы реконструктивно-пластических операций, что позволило значительно сократить количество калечащих операций, ускорить реабилитацию и улучшить качество жизни пациентов. Проанализированы причины возможных диагностических ошибок при оценке распространенности опухолевого процесса. Впервые в России использован опыт резекций под контролем навигационной системы.
Научно-практическая значимость
Проведённые исследования помогут в решении вопроса о наиболее радикальном объёме оперативного вмешательства. Результаты перечисленных исследований помогут выбрать индивидуальную тактику введения каждого больного, улучшить результаты хирургического лечения и будут внедрены в клиническую практику. Использование предоперационного планирования должно войти в стандарт при хирургическом лечении больных опухолями костей таза. Резекции костей таза при опухолях под контролем интраоперационной навигационной системы могут быть рекомендованы как стандарт в специализированных клиниках, располагающих соответствующим оборудованием.
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Историческая справка
Лечение опухолей костей таза является сложной проблемой, требующей мультидисциплинарного подхода. Для большинства больных неотъемлемым элементом комплексной терапии является хирургический метод, а для некоторых нозологических форм этот метод составляет основу лечения [4,9].
Оперативные вмешательства на костях тазового кольца начали производиться в конце позапрошлого столетия. Первые операции сводились к выполнению краевых или обширных резекций. Они выполнялись в те годы как при доброкачественных, так и при злокачественных опухолях без учета морфологической дифференцировки образования. Показания к операциям ставились в зависимости от местного распространения процесса, его объема. Впервые удаление половины таза вместе с проксимальным концом бедренной кости выполнено в 1884 году больному с озлокачествившейся остеохондромой F. Kocher. Он подробно описал технику данной операции. Хирургия опухолей таза хотя и медленно, но развивалась.
В 1889 году профессором Военно-медицинской академии в Петербурге В.А. Ратимовым и в Вене - Бильротом впервые выполнена межподвздошно-брюшная ампутация; оба больных умерли в момент операции, и только в 1895 году Герардом , а затем Э.Г. Салищевым произведена такая операция с хорошим исходом [3].
В 1926 году С.С. Юдин считал, что удаление нижней конечности вместе с половиной таза является тем крайним пределом, дальше которого логически не может идти хирургическая мысль. Одной из основных причин, тормозящей широкое внедрение данной операции в хирургическую практику, являлось господствующее многие годы мнение о чрезвычайно высокой операционной смертности, которая действительно у некоторых авторов достигала 60% [3,4,9].
По данным многих авторов самыми частыми первичными опухолями костей таза являются хрящевые опухоли [2, 3,4,20,65,79,96,97,98,122].
Первичная хондросаркома костей таза встречается от 19% до 33% от общего количества больных [7,42,65,69]. Вторичная хондросаркома, возникшая на фоне предшествующего костно-хрящевого экзостоза, возникает до 25% случаев [98,104,113,118].
Среди других злокачественных процессов остеосаркома возникает до 20%, метастазы рака - 22%, саркомы Юинга -11%, хордомы - 8% от всех больных [1,111,121,123].
1.2. Хондросаркома
Хондросаркома - это вторая наиболее частая злокачественная опухоль после остеосаркомы. Первичная форма наиболее часто встречается у мужчин от 50-60 лет Хондросаркомы могут достигать больших размеров до момента постановки диагноза и относительно редко метастазируют. Опухоль имеет тенденцию разрушать кость и распространяться на мягкие ткани, может внедряться в кровеносные сосуды и создавать длинные внутрисосудистые опухолевые тромбы, которые могут распространяться до сердца и легочных артерий. Наиболее часто она встречается в костях таза.
По данным Dahlin из 288 больных с хондросаркомами кости таза поражались у 80(27,8%) больных [42].
Сведения Харатишвили Т.К., основанные на анализе 362 пациентов хондросаркомой показали, что кости таза поражались у 68(18,9%) больных [10].
В сообщении Henry J Mankin, сообщает что хондросаркома костей таза встречалась у 51(22%) из 227 больных [84].
В публикации Maya Е Pring, автор описывает 64 пациента с хондросаркомой таза, которые были хирургически пролечены в период с 1975 по 1996 год и прослежены ретроспективно [104].
Как сообщает A. Hillmann, хондросаркома костей таза встречалась у 40(37%) из 110 больных, которые были пролечены в период с 1982 по 1996 года [66].
D. Donati сообщает о лечении 124 больных хондросаркомой в период 1971 по 1999 года, где разделяют их разделяют на типы опухолей (центральная и периферическая локализация), степень злокачественности, вид операции, развитие локального рецидива или метастазов [49].
При лечении 68 больных опухолями костей таза Justus P. Apffelstaedt сообщают, что в группе из 11 пациентов с костными саркомами у 6 была хондросаркома [15].
L. Danel Wurtz из Чикагского медицинского центра опубликовал материал лечения 68 пациентов костными саркомами таза. Среди них встречались 23(40%) больных хондросаркомами [130].
Представляется интересным сообщение от Gerard Delepine и др. из Франции, в котором предлагался вариант реконструктивной операции после межподвздошно-брюшной резекции. В период с 1990 по 2003 год было пролечено 54 пациента и у 19(30%) больных встречалась хондросаркома [47].
Все эти данные отражают о достаточно высокой встречаемости данной нозологической единицы.
Лечение хондросарком таза представляет собой сложную проблему. Химиотерапия и лучевая терапия достоверно неэффективны в неоадьюватном или адьюватном режимах при лечении классической хондросаркомы. Поэтому адекватность хирургической резекции определяет результат. В основном, в литературе высказывается мнение, что пациенты с хондросаркомой таза имеют хуже прогноз, чем пациенты с хондросаркомой конечностей [24].
Предположительно, что склонность к неудовлетворительным результатам связана с анатомической сложностью строения таза и тесной связи опухоли вокруг нейроваскулярных и висцеральных структур. В недавних исследованиях показано, что частота 5-летней выживаемости при
хондросаркомах таза составляет приблизительно 65% и 10-летней выживаемости приблизительно 54% [73,96,105].
Степень злокачественности опухоли достоверно крайне важна при сроках общей и безрецидивной выживаемости в различных сериях. Так например, частота 10-летняя выживаемость при 1 степени злокачественности составляет 97%, при 2 степени - 75%, при дедифференцированном поражении около 14%. Такие сходные данные сообщает Sheth D.S. [110]. Степень злокачественности прогностически важна для хондросаркомы всего скелета, в том числе и в тазу [24,86,104,111].
Частота рецидивов в различных исследованиях варирует от 19 до 45% [71,96,98,105]. Существует такое мнение, что при высокодифференцированной хондросаркоме конечностей возможен кюрретаж. Однако такой подход в хирургии таза невозможен, так как вероятность рецидива крайне высока [99].
Justus P. Apffelstaedt отмечает о развитии рецидива в 35% случаев [15]. Считается, что агрессивная хирургическая резекция с достижением адекватных хирургических краев уменьшают частоту локальных рецидивов [20,49,65].
1.3. Остеосаркома
Среди злокачественных опухолей костей таза остеосаркома встречается от 4% до 10% из остеосарком всех частей скелета [25,52,61,69,100].
Kawai А. в своем исследовании 102 пациентов, которые подверглись различным хирургическим вмешательства, отмечает 26(26%) больных остеосаркомой таза [74].
При реконструкции после резекций опухолей костей таза в лечении 35 больных в период с 1971 по 1994 года Adesegun Abudu сообщает, что остеосаркома встретилась у 4(11%) пациентов [12].
В сообщении об ошибках в диагностике и лечении опухолей костей таза Daniel Wurtz говорит о 16(24%) из 70 больных, которые получали адекватное хирургическое лечение [130].
Hillmann А. сообщает, что из 110 больных, получавших лечение по поводу опухолей костей таза в 21(18%) случае была представлена остеосаркома [66].
Пик встречаемости приходится на вторую декаду возраста, а также возможен и на восьмой декаде, связанной с болезнью Педжета. Отмечены высокие цифры остеосарком, которые возникли вторично (до 33%) и также высок процент случаев с отдаленными метастазами (до 25%) [60].
По различным мировым источникам отражены результаты лечения остеосарком таза. Общая выживаемость варирует по разным данным от 20% до 47% при безметастатической высокозлокачественной остеосаркоме [49,52,73,85,111]. Успешное лечение тесно связано с эффективной химиотерапией и хирургической резекцией опухоли. Ранее были сообщения об успешном локальном контроле, используя интраартериальную химиотерапию и лучевую терапию без хирургического вмешательства, но отдаленный прогноз достаточно сомнителен [73].
Возможность достижения радикальной хирургической резекции -решающее в планировании хирургии для каждого больного остеосаркомой таза. Эффективная химиотерапия может помочь в достижении этой цели, однако, в большинстве случаев, ответ на химиотерапию при тазовой остеосаркоме плохой.
Частота рецидивов у пациентов после резекции составляет по данным R.J. Grimer около 11%» [61]. Такие же результаты получены и в других сообщениях [54,74,87].
Kawai А. отмечает, что более сложнее достичь широкой резекции при опухолях, вовлекающих крестец [71]. Авторы указывают, что явное вовлечение крестца с распространением на позвоночный канал или на противоположную сторону обычно признается неоперабельным, так как
достаточно высокий риск рецидива. В подтверждение к этому частота рецидива в его исследовании составила 32% случаев.
В настоящее время имеется тенденция попытаться избежать межподвздошно-брюшной ампутации, особенно когда прогноз неблагоприятный. Функциональный и психологический эффекты при этой