ПРИМЕНЕНИЕ 3D-ТЕХНОЛОГИЙ В ПЛАНИРОВАНИИ И ПРОВЕДЕНИИ ХИРУРГИЧЕСКИХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЖЕЛТУХЕ
ПРИМЕНЕНИЕ 3D-ТЕХНОЛОГИЙ В ПЛАНИРОВАНИИ И ПРОВЕДЕНИИ ХИРУРГИЧЕСКИХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЖЕЛТУХЕ
Аннотация
Механическая желтуха — полиэтиологический синдром, обусловленный нарушением пассажа желчи на вне- или внутрипеченочном уровне, приводящий к билиарной гипертензии, холестазу, эндотоксемии и полиорганной дисфункции. Частота послеоперационных осложнений при декомпрессивных и реконструктивных вмешательствах на билиарном тракте достигает 18–42%, а летальность — 5–15% в зависимости от этиологии (холедохолитиаз, стриктуры, опухоли гепатопанкреатодуоденальной зоны). Высокий риск билиарного сепсиса и печеночной недостаточности диктует необходимость совершенствования предоперационного планирования.
Цель: систематизировать данные о применении технологий трехмерного моделирования, аддитивного производства и смежных цифровых технологий в хирургии механической желтухи. Проведен систематический анализ литературных источников по базам PubMed, Scopus, Web of Science, eLibrary.ru за период 2019–2025 годов. Всего в ходе первичного поиска выявлено 145 публикаций; после применения критериев включения и исключения в итоговый обзор включено 25 источников. Проведено обобщение данных о применении трехмерного моделирования, технологий слияния изображений, искусственного интеллекта и интраоперационной навигации.
Трехмерное моделирование на основе мультиспиральной компьютерной томографии обеспечивает тактильный контроль анатомических структур. Мета-анализ продемонстрировал статистически значимое снижение частоты осложнений при чрескожной чреспеченочной холангиостомии под контролем трехмерной реконструкции, а также повышение успешности пункции. Мультицентровое валидационное исследование подтвердило высокую точность трехмерных печатных моделей в оценке сосудистых калибров и расстояний «опухоль-сосуд». Применение трехмерной навигации при лапароскопических вмешательствах способствовало снижению интраоперационной кровопотери и частоты формирования билиарных свищей.
Авторы приходят к выводу, что технологии трехмерного моделирования и аддитивного производства, дополненные инструментами ИИ и AR/VR, представляют эффективный инструмент персонализированной хирургии при механической желтухе; для окончательного определения их роли в улучшении отдалённых результатов лечения необходимы дальнейшие проспективные рандомизированные исследования.
1. Введение
Механическая желтуха (МЖ) — полиэтиологический синдром, обусловленный нарушением пассажа желчи на вне- или внутрипеченочном уровне, приводящий к билиарной гипертензии, холестазу, эндотоксемии и полиорганной дисфункции
. Частота послеоперационных осложнений при декомпрессивных и реконструктивных вмешательствах на билиарном тракте достигает 18–42%, а летальность — 5–15% в зависимости от этиологии (холедохолитиаз, стриктуры, опухоли гепатопанкреатодуоденальной зоны) , . Высокий риск билиарного сепсиса и печеночной недостаточности, а также технические сложности доступа к дистальному холедоху диктуют необходимость совершенствования предоперационного планирования .Достижения инструментальной визуализации (УЗИ, МСКТ, МР-холангиопанкреатография) не устраняют полностью проблему хирургического лечения механической желтухи, что связано с анатомической вариабельностью гепатопанкреатодуоденальной зоны и высокой частотой аномалий желчных протоков и печеночных сосудов
, . Результаты декомпрессивных и реконструктивных операций зависят от точности топической диагностики уровня и протяженности обструкции, а также от учета индивидуальной анатомии , . Традиционная предоперационная диагностика базируется на ультразвуковом исследовании, МСКТ и магнитно-резонансной холангиопанкреатографии (МРХПГ), однако двухмерные изображения не позволяют полноценно оценить вариабельную анатомию желчных протоков, портальной системы и печеночных артерий. При МЖ, особенно опухолевого генеза, риск ятрогенного повреждения сосудов и нерадикального удаления очага достигает 15–25% .В последнее десятилетие активно развиваются технологии 3D-моделирования и 3D-печати, позволяющие на основе мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ) создавать точные физические модели органов с тактильным контролем анатомии
, . 3D-печать на основе данных МСКТ обеспечивает визуальный и гаптический контроль анатомических взаимоотношений , . В гепатопанкреатобилиарной хирургии, отличающейся высокой вариабельностью сосудистого и протокового рисунка, 3D-моделирование эффективно при планировании резекций печени, трансплантации и сложных билиарных реконструкций , . Согласно систематическим обзорам, использование 3D-печати способствует сокращению времени операции, снижению риска ятрогенных повреждений магистральных структур и улучшению понимания анатомии хирургической бригадой , . Таким образом, применение трехмерного моделирования рассматривается как инструмент персонализации предоперационного планирования и снижения интраоперационных рисков у пациентов с МЖ , . Однако систематизированных данных о применении 3D-технологий именно при МЖ (особенно опухолевой этиологии и высоких стриктурах) недостаточно, что определяет актуальность настоящего исследования.Цель исследования: систематизировать данные о применении технологий 3D-моделирования и 3D-печати для персонализации предоперационного планирования и снижения интраоперационных рисков у пациентов с механической желтухой.
2. Методы и принципы исследования
Проведён систематический анализ литературных источников по базам данных PubMed, Scopus, Web of Science и eLibrary.ru за период 2019–2025 гг. с последующим обобщением данных о применении 3D-моделирования, технологий фьюжн и интраоперационной навигации при хирургическом лечении механической желтухи.
В ходе первичного поиска по заданным ключевым словам было выявлено 145 публикаций. После удаления дубликатов и скрининга по названию и аннотации, с применением строгих критериев отбора, в итоговый обзор включено 25 источников.
Критерии включения:
1) публикации за период 2019–2025 гг.;
2) тематика, посвященная применению 3D-моделирования, 3D-печати, а также смежных цифровых технологий (ИИ, AR/VR) в гепатопанкреатобилиарной (ГПБ) хирургии и при лечении механической желтухи;
3) наличие полнотекстового доступа на русском или английском языках;
4) наличие первичных клинических данных, результатов мета-анализов или систематических обзоров.
Критерии исключения:
1) дубликаты публикаций;
2) статьи, опубликованные ранее 2019 г.;
3) публикации, посвященные 3D-печати в других областях хирургии (ортопедия, челюстно-лицевая хирургия и др.);
4) тезисы конференций, письма в редакцию, статьи без рецензирования;
5) отсутствие релевантных данных по механической желтухе или анатомии ГПБ-зоны.
Стандартный протокол визуализации включает МСКТ с внутривенным болюсным контрастированием (толщина среза 0,5–0,625 мм) либо МРТ с 3D-последовательностями. С использованием специализированного программного обеспечения (Mimics Medical, 3D Slicer, Syngo.via) выполняют сегментацию печени, желчного пузыря, внепеченочных протоков, портальной вены, печеночной артерии и патологического очага с формированием цветной 3D-модели, допускающей вращение, измерение расстояний и углов
, .3. Основные результаты
Эффективность применения технологий трехмерного моделирования и 3D-печати в гепатопанкреатобилиарной хирургии подтверждена данными ряда клинических исследований и систематических обзоров.
В мета-анализе Chen и соавт. (2025), включившем 15 исследований с участием 1434 пациентов с обструктивной желтухой, оценивалась безопасность и эффективность чрескожной чреспеченочной холангиостомии (ЧЧХС) под контролем 3D-реконструкции. Установлено, что применение 3D-технологий сопровождается статистически значимым снижением частоты послеоперационных осложнений (отношение шансов = 0,25; 95% ДИ: 0,17–0,36; p < 0,00001) и повышением общей частоты успешной пункции (отношение шансов = 3,61; 95% ДИ: 1,98–6,55; p < 0,0001). При этом значимых различий в степени снижения уровня общего билирубина между группами не выявлено (p = 0,16), что свидетельствует о сопоставимой дренирующей эффективности методик
.Мультицентровое исследование LIV3DPRINT. В исследовании Lopez-Lopez и соавт. (2021) с участием 35 пациентов из 8 центров проведено валидационное исследование 3D-печатных моделей гепатобилиарной зоны. Установлена высокая степень соответствия измерений сосудистых калибров между 3D-моделью и исходными данными КТ/МРТ (0,22 ± 1,8 мм), а также расстояний «опухоль-сосуд» (0,31 ± 0,24 мм). Коэффициент Dice similarity составил 0,92 при вариации 2%. Профессиональная оценка полезности 3D-печати достигла 0,89 (95% ДИ: 0,73–0,95). При сопоставлении уровня понимания анатомии с использованием 3D-печатных моделей по сравнению с цифровыми изображениями и традиционными срезами отмечено статистически значимое преимущество 3D-печати (медиана 0,9 против 0,8; p = 0,01)
, , , .В исследовании Zeng и соавт. (2024) с участием 50 пациентов с гепатолитиазом и наличием в анамнезе билиарных операций оценивалась эффективность визуализационных технологий при лапароскопической гепатэктомии. В группе с применением 3D-моделирования, ICG-флуоресценции и дополненной реальности (n = 22) медиана кровопотери составила 150 мл против 270 мл в группе открытых операций (n = 28) (p = 0,047). Частота послеоперационных билиарных свищей оказалась ниже в 3,9 раза (9,1% против 35,7%; p = 0,029), а медиана послеоперационного койко-дня сократилась с 11 до 8 суток (p = 0,045). Интраоперационная частота удаления конкрементов в группе 3D-навигации была выше (77,3% против 50,0%; p = 0,049)
.В проспективном исследовании Avella и соавт. (2026) на трёх пациентах со сложными новообразованиями (аденокарцинома головки поджелудочной железы, ампулярная аденокарцинома, гигантская гемангиома печени) оценивалась точность и клиническая полезность пациент-специфичных 3D-печатных моделей. Сегментация изображений и постобработка занимали в среднем 32,7 часа, стоимость материалов не превышала €55 на одну модель. Хирургическая бригада отметила отсутствие значимых расхождений между моделью и интраоперационной анатомией. Данные модели обеспечили улучшение пространственного понимания сложной анатомии и позволили провести предоперационное протоколирование вмешательства
.В образовательном исследовании в рамках той же работы 56 студентов-медиков были рандомизированы для изучения анатомии традиционным методом или с использованием 3D-печатных моделей. Студенты, применявшие 3D-модели, продемонстрировали достоверно более высокие результаты тестирования пространственного понимания анатомии (p < 0,001)
.В работе Bati и соавт. (2020) продемонстрировано, что использование твердотельных 3D-моделей при обучении хирургов по клиническим сценариям панкреатобилиарных заболеваний обеспечивает более высокий уровень восприятия анатомии по сравнению с МР-холангиопанкреатографией (Z = 3,854; p = 0,000) и 3D-изображениями на экране (Z = 2,865; p = 0,004). Все участвовавшие в опросе хирурги согласились, что 3D-модели улучшают понимание патологической анатомии и планирование операции
.В клиническом случае, описанном японскими исследователями (2023), у пациентки 73 лет с гигантской кистой печени (140 мм), сдавливающей нижнюю полую вену, применение предоперационного 3D-моделирования с использованием программного обеспечения SYNAPSE VINCENT позволило точно определить ограниченную зону стенки кисты, доступную для фенестрации. Лапароскопическое вмешательство выполнено с интраоперационной ICG-навигацией, осложнений не возникло, рецидива не отмечено в течение 6 месяцев наблюдения
.4. Обсуждение
Представленные данные свидетельствуют о том, что технологии трехмерного моделирования и 3D-печати обладают значительным потенциалом в хирургии механической желтухи. Основными преимуществами являются: повышение точности предоперационной диагностики уровня и протяжённости обструкции желчных протоков, улучшение пространственного понимания анатомии хирургической бригадой, снижение риска ятрогенных повреждений сосудистых и протоковых структур, а также оптимизация тактики оперативного вмешательства
, . Образовательные исследования демонстрируют преимущество 3D-моделей в обучении хирургов и студентов (p < 0,001), что подтверждает их ценность не только в клинической, но и в педагогической практике , .Важно отметить, что 3D-моделирование и печать не существуют изолированно, а являются частью более широкой концепции цифрового преобразования хирургии, включающей использование искусственного интеллекта (ИИ), дополненной (AR) и виртуальной реальности (VR), а также фьюжн-технологий. Одной из главных проблем 3D-печати, как указано выше, являются временные затраты на ручную сегментацию (до 30 часов). Внедрение алгоритмов глубокого обучения и ИИ позволяет автоматизировать процесс сегментации печени, билиарного дерева и сосудов, сокращая время предоперационной подготовки с часов до минут
.Кроме того, на смену или в дополнение физическим 3D-моделям приходят технологии виртуальной (VR) и дополненной реальности (AR). VR-гарнитуры позволяют хирургу «погрузиться» в анатомию пациента для детального изучения, а AR-системы обеспечивают наложение 3D-модели непосредственно на операционное поле в режиме реального времени, выступая в роли интраоперационного навигатора
, . Использование фьюжн-технологий (совмещение интраоперационного УЗИ с предоперационными данными МСКТ/МРТ) в сочетании с 3D-навигацией значительно повышает точность при выполнении сложных резекций и билиарных реконструкций, минимизируя риск интраоперационных осложнений , .Концепция «цифрового двойника» (Digital Twin), объединяющая ИИ, 3D-моделирование и предиктивную аналитику, рассматривается как следующий эволюционный шаг в персонализированной хирургии механической желтухи. Она позволяет не только визуализировать анатомию, но и моделировать гемодинамику и отток желчи после реконструктивных этапов операции
, . Тем не менее, несмотря на очевидные преимущества, вопросы стандартизации, кибербезопасности и экономической эффективности внедрения ИИ и AR/VR в рутинную практику требуют дальнейшего изучения .Вместе с тем, следует отметить ряд ограничений, сдерживающих широкое внедрение 3D-технологий в клиническую практику. К ним относятся: относительно высокая стоимость оборудования и расходных материалов, значительные временные затраты на сегментацию и постобработку изображений (до 30 часов и более), необходимость наличия специального программного обеспечения и подготовленного персонала, а также недостаточная доказательная база в отношении прямого влияния 3D-печати на отдалённые результаты лечения
.Как показало исследование LIV3DPRINT, 3D-печатные модели демонстрируют высокую точность соответствия исходным данным КТ/МРТ и патологоанатомическим препаратам, однако их применение не обязательно влияет на непосредственные хирургические результаты
. Это подчёркивает необходимость дальнейших рандомизированных исследований для определения чётких клинических показаний к применению 3D-технологий при различных формах механической желтухи, включая стриктуры, холедохолитиаз и опухоли гепатопанкреатодуоденальной зоны.5. Заключение
Технологии трёхмерного моделирования и 3D-печати, интегрированные с алгоритмами искусственного интеллекта и системами дополненной реальности, представляют собой эффективный инструмент персонализированной хирургии при механической желтухе. Доступные данные демонстрируют высокую точность 3D-моделей, их полезность в предоперационном планировании и образовательном процессе, а также снижение частоты осложнений при проведении чрескожных вмешательств под 3D-контролем. Однако для окончательного определения роли 3D-технологий в улучшении отдалённых результатов хирургического лечения пациентов с механической желтухой необходимы дальнейшие проспективные рандомизированные исследования с оценкой не только непосредственных, но и отдалённых исходов, качества жизни пациентов и экономической эффективности внедрения данных технологий в рутинную клиническую практику.