AUTOPLAN – первая российская система предоперационного планирования и хирургической навигации

 Компьютерная хирургия уже несколько лет назад вошла в различные хирургические дисциплины. Термин включает понятия, которые поддерживают хирургические вмешательства с использованием компьютерных технологий от предоперационного до послеоперационного этапа. Это включает в себя хирургическое вмешательство на основе изображений, а также хирургические навигационные системы.

Основным условием для реализации компьютерной хирургии является точная модель пациента. Для этого различные форматы изображений – будь то КТ, МРТ или ПЭТ / МРТ – готовятся и комбинируются с помощью программного обеспечения на этапе предоперационного планирования.

Визуализация играет важную роль в компьютерной хирургии. На этапе планирования методы визуализации используются для отображения полученных данных, специфичных для пациента, полученных измерений и прогнозируемого хирургического исхода, а также для обеспечения возможности хирургу эффективно взаимодействовать со всеми компонентами, например, для изучения альтернативных подходов для операции. Также в хирургии с визуальным контролем выполненное планирование должно отображаться в правильном анатомическом контексте и обновляться, насколько это возможно, для отражения меняющейся оперативной ситуации.

Навигация позволяет точно достичь хирургического плана, а выбор этого плана остается ключом к успеху хирургического вмешательства. Хирургические навигационные системы дают хирургам доступ к структурам, которые были бы недоступны без них. И они также позволяют им работать с большей точностью – все это приносит пользу пациенту.

Российский многофункциональный комплекс система AUTOPLAN – это яркий пример реализации идеи компьютерной хирургии. Система позволяет детально планировать хирургическое вмешательство с помощью построения анатомической ЗD-модели внутренних органов на основе объемного изображения снимков МРТ и КТ пациента. Технология основана на проекции положения 3D-модели по отношению к телу человека и гарантирует точное определение места расположения патологии. Это крайне необходимо в случаях, когда затруднен доступ к оперируемому участку. AUTOPLAN снижает вероятность врачебных ошибок и риски возможных осложнений и сокращает время проведения операции благодаря детальному и тщательному ее планированию.

О том, как проект был запущен в серийное производство, рассказывает Александр Колсанов, ректор СамГМУ, профессор РАН

- В феврале 2019 года первая российская хирургическая навигационная система AUTOPLAN получила медицинскую регистрацию Росздравнадзора. Это дало нам право на серийное производство и реализацию аппаратно-программных комплексов на территории России.

Система AUTOPLAN постоянно совершенствуется, но уже сегодня имеет ряд преимуществ перед зарубежными аналогами, поэтому в наших планах выход и на международный рынок.

AUTOPLAN позволяет по результатам КТ и МРТ создавать 3D-модели оперируемых органов, выделяя в них расположение сосудов, новообразований. Используя модель, хирург составляет план операции: определяет зону и тактику доступа, границы резекции. Непосредственно в операционной врач за несколько минут до начала хирургического вмешательства при помощи системы оптического инфракрасного трекинга проводит «привязку» трехмерной модели к телу пациента. AUTOPLAN определяет границы области операции и отображает контуры анатомических структур в режиме реального времени.

Перед внедрением в активную клиническую практику AUTOPLAN применялся в режиме опытной эксплуатации в Национальном медицинском исследовательском центре нейрохирургии им. академика Н.Н. Бурденко, НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, Институте хирургии имени А.В. Вишневского и Российском научном центре хирургии им. ак. Б.В. Петровского. На сегодняшний день комплекс применяется в нейрохирургических отделениях российских медучреждений. С использованием системы AUTOPLAN проведено более 1000 успешных сложных операций.

Реализованный проект является примером взаимодействия междисциплинарной команды разработчиков – это наука и инновации, технологии и производство.

Аппаратно-программный комплекс AUTOPLAN значительно повышает точность хирургического вмешательства, сокращает время диагностики и проведения операции. Тем самым удается уменьшить кровопотерю, повреждение тканей и снизить возможные осложнения.

История создания, возможности и перспективы проекта. Интервью с разработчиками

 - Система предоперационного планирования и хирургической навигации AUTOPLAN работает в российских медицинских центрах, прошла апробацию в Германии и Франции. Большие наукоёмкие проекты всегда требуют адекватной оценки не только идеи и инновационного потенциала команды, но рыночных реалий и значительных инвестиций. Как стартовал проект?

Сергей Чаплыгин (директор Института инновационного развития, к.м.н.)

- В 2014-м году Минпромторгом РФ в рамках Государственной программы «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности Российской Федерации» был объявлен конкурс. Самарский государственный медицинский университет стал победителем с проектом «Разработка технологии и организация производства систем автоматизированного планирования, управления и контроля результатов хирургического лечения». Была поставлена и решена задача по созданию нового конкурентоспособного на мировом уровне продукта, доступного медучреждениям по стоимости. AUTOPLAN создан командой IT-специалистов, инженеров, ученых и врачей-клиницистов СамГМУ.

- В каких областях хирургии сегодня применяется AUTOPLAN?

Павел Зельтер (научный руководитель проекта, зав. рентгеновским отделением клиник СамГМУ, к.м.н.)

- На сегодняшний день область применения системы - это нейрохирургия, эндокринная хирургия и травматология. Всё активнее используется AUTOPLAN и при планировании операции на печени. Хирургу нужно точно знать какая часть печени поражена, а какая нет. В сложных случаях от качества оперативного вмешательства зависит выживаемость пациента, ведь для обеспечения жизнедеятельности, нужно оставить как минимум 30 – 40% органа. Очень хорошо себя показала навигация и в хирургии щитовидной железы. Этот орган при наличии патологии снаружи выглядит достаточно гомогенным, и хирургу сложно её найти. AUTOPLAN значительно ускоряет процесс диагностики. В перспективе планируем использовать AUTOPLAN в челюстно-лицевой и лор-хирургии.

Андрей Николаенко

(директор НОЦ «Аддитивные технологии в медицине», к.м.н.)

- Первые операции с применением AUTOPLAN были сделаны по удалению опухоли кости в Самарском областном клиническом онкологическом диспансере в начале 2016 года.

Опухоль кости – это внутреннее замкнутое пространство, поэтому хирург видит только кость. Важно знать, где сделать разрез. Стандартные обследования, такие как КТ или рентген, не имеют такой точности. Наша задача - точно выйти на расположение опухоли и меньше травмировать здоровую кость пациента. Навигация важна в нейроонкологии, особенно при глубинных опухолях. Доброкачественные опухоли в мозге внешне похожи на нормальную мозговую ткань, но также подлежат удалению. В перспективе нужно обязательно освоить технологии и на тазовом кольце. Это труднодоступная область и сложная анатомия.

Владимир Селиверстов

Заведующий нейрохирургическим отделением, врач высшей квалификационной категории «Тольяттинская городская клиническая больница №5».

- Применение AUTOPLAN дает возможность осуществлять доступ к необходимой области головного мозга наиболее малотравматичным способом, выполнять операцию с учетом индивидуальных анатомических особенностей пациента и изменения нормальной анатомии под воздействием объёмных процессов, погрешность при её использовании субмиллиметровая. AUTOPLAN сочетает в себе простоту и надёжность, что позволяет работать специалистам без дополнительных технических знаний. К достоинствам системы относится внятный интерфейс программы на русском языке, гибкая интеграция в операционную с различным хирургическим медицинским оборудованием и возможность обслуживания инженерной службой СамГМУ. Также стоит отметить безотказную консультативную помощь кураторов и специалистов вуза.

- Какие исследования и проекты планируются в перспективе?

Павел Зельтер

- Сегодня на первую роль в проекте выходит совершенствование навигационных технологий. Также в планах добавить в AUTOPLAN решения с применением технологий искусственного интеллекта. Программы созданные на основе нейросетевых методик будут подсказывать рентгенологу где находится патологическая область.

В этой области исследования уже начались. Можно также отметить, что такие проекты как AUTOPLAN не только объединяют междисциплинарные команды, но дают большое поле для научной деятельности. Появляются совместные научные статьи и выступления на конференциях с учеными ведущих медицинских центров. Нужно проводить больше исследований и расширять доказательную базу, так как мы живём в эпоху доказательной медицины. Необходимо объективизировать данные: измерить на сколько уменьшилась кровопотеря, уменьшилось время операции, проводить статистический анализ накопленных данных, также спрогнозировать какую бы хирург выбрал тактику, проводя операцию с AUTOPLAN или без него, смог ли бы он выявить аномалию и с какой точностью. Этой области посвящена и моя будущая докторская работа.

Андрей Николаенко

- Этот проект также стал драйвером роста научной активности. Мы стали публиковать статьи в высокорейтинговых журналах. В рамках проекта AUTOPLAN написаны две докторские и одна кандидатская за 4 года. И это только начало. Кроме того, это наше видение навигационных систем, это наш вклад в мировую науку. Эта разработка достойна того, чтобы выйти на большое серийное производство и крупные поставки в медицинские учреждения России и всего мира. Это престиж российской науки и медицины в мире.

Константин Чегуров (менеджер отдела трансфера технологий
Института инновационного развития СамГМУ)

- Значительно расширится область применения AUTOPLAN, когда будет создан

спинальный кейс. Быстрее будут внедряться высокотехнологичные операции на позвоночнике. В 2019 году в Россию было поставлено 28 зарубежных систем планирования и хирургической навигации и 9 отечественных, которые создала команда Самарского государственного медицинского университета. Это четверть поставок сложного медицинского оборудования на российский рынок и пример импортозамещения в высокотехнологичной сфере.

Материал подготовлен при участии пресс-службы СамГМУ

и журналиста Владимира Резникова