pulmoПульмонологияPULMONOLOGIYA0869-01892541-9617Scientific and Practical Journal “PULMONOLOGIYA” LLC10.18093/0869-0189-2022-32-1-109-117pulmo-3520Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL STUDIESОпыт использования аддитивных технологий на примере трехмерной реконструкции легких в клинической практике противотуберкулезного диспансераThe experience of using additive technologies for three-dimensional reconstruction of the lungs in the clinical practice of a tuberculosis dispensaryhttps://orcid.org/0000-0003-0412-6877НаумовА. Г.NaumovA. G.

Наумов Алексей Георгиевич – ассистент кафедры фтизиатрии имени И.С.Николаева

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, 10 / 1

тел.: (831) 234-05-60 (доб. 560)

Aleksey G. Naumov, Assistant, Phthisiology Department named after I.S.Nikolaev

Minina i Pozharskogo pl. 10/1, Nizhniy Novgorod, 603950

tel.: (831) 234-05-60 (ad. 560)

naumovag@pimunn.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2780-6704ШпрыковА. С.ShprykovA. S.

Шпрыков Александр Сергеевич – д. м. н., профессор, заведующий кафедрой фтизиатрии имени И.С.Николаева

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, 10 / 1

тел.: (831) 234-05-60 (доб. 560)

Aleksandr S. Shprykov, Doctor of Medicine, Professor, Head of the Phthisiology Department named after I.S.Nikolaev

Minina i Pozharskogo pl. 10/1, Nizhniy Novgorod, 603950

tel.: (831) 234-05-60 (ad. 560)

shprykov_a@pimunn.nethttps://orcid.org/0000-0001-8506-0448КрюковЭ. Р.KryukovE. R.

Крюков Эмиль Ришатович – студент IV курса лечебного факультета

603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, 10 / 1

тел.: (831) 234-05-60 (доб. 560)

Emil’ R. Kryukov, IV year student, Medicine Faculty

Minina i Pozharskogo pl. 10/1, Nizhniy Novgorod, 603950

tel.: (831) 234-05-60 (ad. 560)

emilprmu@gmail.comФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Privolzhsky Research Medical University” of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian Federation202221022022321109117Copyright © Наумов А.Г., Шпрыков А.С., Крюков Э.Р., 20222022Наумов А.Г., Шпрыков А.С., Крюков Э.Р.Naumov A.G., Shprykov A.S., Kryukov E.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.pulmonology.ru/pulm/article/view/3520

Целью исследования явилось изучение объема кровопотери и длительность оперативного сеанса у пациентов с деструктивным туберкулезом легких при использования трехмерных анатомических моделей легких. Материалы и методы. В клиническом проспективном исследовании принимали участие пациенты с деструктивным туберкулезом легких (n = 80). Все пациенты были рапределены на 2 группы: 1-ю (основную) составили больные (n = 40), у которых выполнялась предоперационная реконструкция легких (для изучения синтопии здоровой и пораженной ткани (визуальное оценивание) и подготовки к оперативному сеансу (нарезка модели скальпелем) перед операцией торакальные хирурги взаимодействовали с трехмерной анатомической моделью легких); 2-ю (контрольную) группу – больные (n = 40), у которых трехмерная предоперационная реконструкция легких не проводилась (торакальные хирурги не взаимодействовали с трехмерной анатомической моделью легких). Результаты в контрольной и основной группе сравнивались с использованием U-критерия Манна–Уитни, коэффициентов корреляция Спирмена и Кендалла. Полученные данные представлены в виде абсолютных и относительных величин, а также в виде боксплотов, отражающих медиану и межквартильный интервал, диаграмм рассеивания с линиями тренда, графиками плотности вероятности. Уровень статистической значимости различий при проверке гипотез выбран при p < 0,05. Результаты. Показано, что объем кровопотери (U = 590; p = 0,042) и длительность оперативного вмешательства (U = 587; p = 0,041) у пациентов основной группы меньше по сравнению с таковыми у больных группы контроля. При использовании критерия Спирмена установлена корреляция средней силы между объемом кровопотери и продолжительностью оперативного вмешательства (ρ = 0,54; p < 0,001) у больных основной группы. Положительная корреляция наблюдалась также при анализе с использованием критерия Кендалла (τ = 0,42; p < 0,001). Заключение. Благодаря установленным различиям между пациентами основной и контрольной групп в отношении параметров объема кровопотери и продолжительности оперативного вмешательства при предоперационной подготовке торакальных хирургов с использованием полимерных макетов легких подтвердилась гипотеза о влиянии аддитивных технологий на указанные индикаторы, что свидетельствует о значимости примененного метода реконструкции.

The aim was to study the volume of blood loss and the duration of a surgical session in patients with destructive pulmonary tuberculosis using threedimensional anatomical models of the lungs. Methods. The study was conducted in 2020 – 2021 in the State Budgetary Healthcare Institution of the Nizhniy Novgorod region “Nizhny Novgorod Regional Clinical Tuberculosis Dispensary” as part of an internal grant from the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Privolzhsky Research Medical University” of the Ministry of Health of the Russian Federation. The prospective clinical study included 80 patients. All patients were divided into two groups. The main group included 40 patients. Preoperative lung reconstruction was performed for these patients. Thoracic surgeons used the three-dimensional anatomical models of the lungs to study the syntopy of healthy and diseased tissue (visual assessment) and prepare for the surgical session (cutting the model with a scalpel). Threedimensional preoperative lung reconstruction was not performed for the other 40 patients in the control group. In this group, the thoracic surgeons did not use 3D anatomical models of the lungs. Comparison of the results in the control and the main group was carried out using the Mann – Whitney U-test and Spearman and Kendall correlation tests. The obtained data are described with absolute and relative values, boxplots reflecting median (Me) and interquartile interval (IQI), scatter plots with trend lines, and probability density plots. The level of statistical significance of differences for testing the hypotheses was chosen at p < 0.05. Results. It was shown that the volume of blood loss (U = 590; p = 0.042) and the duration of surgery (U = 587; p = 0.041) in patients of the main group are smaller than in patients in the control group. A moderate correlation was established between the volume of blood loss and the duration of the surgical session (ρ = 0.54; p < 0.001) in the main group using the Spearman’s test. Kendall’s test also showed a positive correlation (τ = 0.42; p < 0.001). Conclusion. The established differences between the main group and control group in the volume of blood loss and the duration of surgery due to the inclusion of polymer models of the lungs in preoperative preparation of thoracic surgeons confirm our hypothesis about the effect of additive technologies on the above parameters and indicate the significance of the applied reconstruction method.

туберкулезреконструкциялегкиеоперацияаддитивные технологииtuberculosisreconstructionlungssurgeryadditive technologiesРабота выполнена за счет средств Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.The work was carried out at the expense of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Privolzhsky Research Medical University” of the Ministry of Health of the Russian Federation.ReferencesНечаева О.Б. Состояние и перспективы противотуберкулезной службы России в период COVID-19. Туберкулез и болезни легких. 2020; 98 (12): 7–19. DOI: 10.21292/2075-1230-2020-98-12-7-19.Nechaeva O.B. [The state and prospects of TB control service in Russia during the COVID-19 pandemic]. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2020; 98 (12): 7–19. DOI: 10.21292/2075-1230-2020-98-12-7-19 (in Russian).Нечаева О.Б. Эпидемическая ситуация по туберкулезу в России. Туберкулез и болезни легких. 2018; 96 (8): 15–24. DOI: 10.21292/2075-1230-2018-96-8-15-24.Nechaeva O.B. [TB situation in Russia]. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2018; 96 (8): 15–24. DOI: 10.21292/2075-1230-2018-96-8-15-24 (in Russian).Нечаева О.Б. Туберкулез у детей в России. Туберкулез и болезни легких. 2020; 98 (11): 12–20. DOI: 10.21292/2075-1230-2020-98-11-12-20.Nechaeva O.B. [Tuberculosis in children in Russia]. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2020; 98 (11): 12–20. DOI: 10.21292/2075-1230-2020-98-11-12-20 (in Russian).Рогожкин П.В., Бородулина Е.А. Отдаленные результаты лечения больных туберкулезом легких, перенесших радикальную резекцию легких. Туберкулез и болезни легких. 2018; 96 (3): 24–28. DOI: 10.21292/2075-1230-2018-96-3-24-28.Rogozhkin P.V., Borodulina E.A. [The Postponed treatment outcomes in pulmonary tuberculosis patients after radical pulmonary resection]. Tuberkulez i bolezni legkikh. 2018; 96 (3): 24–28. DOI: 10.21292/2075-1230-2018-96-3-24-28 (in Russian).Гиллер Д.Б., Мургустов И.Б., Мартель И.И. и др. Повторные резекции легкого у больных с послеоперационным рецидивом туберкулеза в оперированном легком (обзор литературы и собственные данные). Хирургия. Журнал им. Н.И.Пирогова. 2015; (8, часть 2): 14–19. DOI: 10.17116/hirurgia20158214-19.Giller D.B., Murgustov I.B., Martel' I.I. et al. [Repeated lung resections in patients with postoperative recurrent tuberculosis in the operated lung (literature review and own data)]. Khirurgiya. Zhurnal im. N.I. Pirogova. 2015; (8, Pt 2): 14–19. DOI: 10.17116/hirurgia20158214-19 (in Russian).Краснов В.А., Грищенко Н.Г., Андренко А.А. Повторные операции у больных с деструктивными формами пострезекционных реактиваций туберкулеза легких. Туберкулез и экология. 1997; (1): 13–15.Krasnov V.A., Grishchenko N.G., Andrenko A.A. [Reoperations in patients with destructive forms of post-resection reactivation of pulmonary tuberculosis]. Tuberkulez i ekologiya. 1997; (1): 13–15 (in Russian).Щаденко С.В., Горбачева А.С., Арсланова А.Р., Толмачев И.В. 3D-визуализация для планирования операций и выполнения хирургического вмешательства (CAS-технологии). Бюллетень сибирской медицины. 2014; 13 (4): 165–171. Доступно на: https://cyberleninka.ru/article/n/3d-vizualizatsiya-dlya-planirovaniya-operatsiy-i-vypolneniya-hirurgicheskogo-vmeshatelstva-cas-tehnologii/viewerShchadenko S.V., Gorbacheva A.S., Arslanova A.R., Tolmachev I.V. [3D visualization for planning operations and performing surgery (CAS technologies)]. Byulleten' sibirskoy meditsiny. 2014; 13 (4): 165–171. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/3d-vizualizatsiya-dlya-planirovaniya-operatsiy-i-vypolneniya-hirurgicheskogo-vmeshatelstva-cas-tehnologii/viewer (in Russian).Лазаренко В.А., Иванов С.В., Иванов И.С. и др. Использование 3D-принтеров в хирургии (обзор литературы). Курский научнопрактический вестник «Человек и его здоровье». 2018; (4): 61–65. DOI: 10.21626/vestnik/2018-4/10.Lazarenko V.A., Ivanov S.V., Ivanov I.S. et al. [Use of 3D printers in surgery (literature review)]. Kurskiy nauchno-prakticheskiy vestnik «Chelovek i ego zdorov'e». 2018; (4): 61–65. DOI: 10.21626/vestnik/2018-4/10 (in Russian).Арапова И.А., Кучерова П.А. 3D-печать в челюстно-лицевой хирургии. Главный врач Юга России. 2017; 58 (5): 13–15. Доступно на: http://www.akvarel2002.ru/assets/files/journal/GV-58-preview.pdfArapova I.A., Kucherova P.A. [3D printing in maxillofacial surgery]. Glavnyy vrach Yuga Rossii. 2017; 58 (5): 13–15. Available at: http://www.akvarel2002.ru/assets/files/journal/GV-58-preview.pdf (in Russian).Приходько А.А., Виноградов К.А., Вахрушев С.Г. Меры по развитию медицинских аддитивных технологий в Российской Федерации. Медицинские технологии. Оценка и выбор. 2019; 36 (2): 10–15. Доступно на: https://cyberleninka.ru/article/n/mery-po-razvitiyu-meditsinskih-additivnyh-tehnologii-v-rossiyskoy-federatsiiPrikhod'ko A.A., Vinogradov K.A., Vakhrushev S.G. [Measures for the development of medical additive technologies in the russian federation]. Meditsinskie tekhnologii. Otsenka i vybor. 2019; 36 (2): 10–15. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/mery-po-razvitiyu-meditsinskih-additivnyh-tehnologii-v-rossiyskoy-federatsii (in Russian).Керимбаев Т.Т., Алейников В.Г., Смагул Ж. и др. Обзор применения 3D технологий в хирургическом лечении опухолей позвоночника. Нейрохирургия и неврология Казахстана. 2017; (4 (49)): 61–65. Доступно на:https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-primeneniya-3d-tehnologiy-v-hirurgicheskom-lechenii-opuholeypozvonochnikaKerimbaev T.T., Aleynikov V.G., Smagul Zh. et al. [An overview of the use of 3D technologies in the surgical treatment of spinal tumors]. Neyrokhirurgiya i nevrologiya Kazakhstana. 2017; (4 (49): 61–65. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-primeneniya-3d-tehnologiy-v-hirurgicheskom-lechenii-opuholey-pozvonochnika (in Russian).Багатурия Г.О. Перспективы использования 3D-печати при планировании хирургических операций. Медицина: теория и практика. 2016; (1): 26–35. Доступно на: http://ojs3.gpmu.org/index.php/med-theory-and-practice/article/view/249/262Bagaturiya G.O. [Prospects for the use of 3D-printing when planning surgery]. Meditsina: teoriya i praktika. 2016; (1): 26–35. Available at: http://ojs3.gpmu.org/index.php/med-theory-and-practice/article/view/249/262 (in Russian).Mulberry G., White K.A., Vaidya M. et al. 3D printing and milling a real-time PCR device for infectious disease diagnostics. PLoS One. 2017; 12 (6): e0179133. DOI: 10.1371/journal.pone.0179133.Mulberry G., White K.A., Vaidya M. et al. 3D printing and milling a real-time PCR device for infectious disease diagnostics. PLoS One. 2017; 12 (6): e0179133. DOI: 10.1371/journal.pone.0179133.Öblom H., Zhang J., Pimparade M. et al. 3D-printed isoniazid tablets for the treatment and prevention of tuberculosis-personalized dosing and drug release. AAPS PharmSciTech. 2019; 20 (2): 52. DOI: 10.1208/s12249-018-1233-7.Öblom H., Zhang J., Pimparade M. et al. 3D-printed isoniazid tablets for the treatment and prevention of tuberculosis-personalized dosing and drug release. AAPS PharmSciTech. 2019; 20 (2): 52. DOI: 10.1208/s12249-018-1233-7.Guibert N., Mhanna L., Didier A. et al. Integration of 3D printing and additive manufacturing in the interventional pulmonologists’s toolbox. Respir. Med. 2018; 134: 139–142. DOI: 10.1016/j.rmed.2017.11.019.Guibert N., Mhanna L., Didier A. et al. Integration of 3D printing and additive manufacturing in the interventional pulmonologists’s toolbox. Respir. Med. 2018; 134: 139–142. https://doi.org/10.1016/j.rmed.2017.11.019Jamroz W., Szafraniec J., Kurek M., Jachowicz R. 3D printing in pharmaceutical and medical applications – recent achievements and challenges. Pharm. Res. 2018; 35 (9): 176. DOI: 10.1007/s11095-018-2454-x.Jamroz W., Szafraniec J., Kurek M., Jachowicz R. 3D printing in pharmaceutical and medical applications – recent achievements and challenges. Pharm. Res. 2018; 35 (9): 176. DOI: 10.1007/s11095-018-2454-x.Rengier F., Mehndiratta A., von Tengg-Kobligk H. et al. 3D printing base on imaging data: review of medical applications. Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 2010; 5 (4): 335–341. DOI: 10.1007/s11548-010-0476-x.Rengier F., Mehndiratta A., von Tengg-Kobligk H. et al. 3D printing base on imaging data: review of medical applications. Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 2010; 5 (4): 335–341. DOI: 10.1007/s11548-010-0476-x.Giannopoulos A.A., Mitsouras D., Yoo S.J. et al. Applications of 3D printing in cardiovascular diseases. Nat. Rev. Cardiol. 2016; 13 (12): 701–718. DOI: 10.1038/nrcardio.2016.170.Giannopoulos A.A., Mitsouras D., Yoo S.J. et al. Applications of 3D printing in cardiovascular diseases. Nat. Rev. Cardiol. 2016; 13 (12): 701–718. DOI: 10.1038/nrcardio.2016.170.Ventola C.L. Medical applications for 3D printing: current and projected uses. P. T. 2014; 39 (10): 704–711. 20. Peterson G.I., Larsen M.B., Ganter M.A. et al. 3D-printed mechanochromic materials. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015; 7 (1): 577–583. DOI: 10.1021/am506745m.Ventola C.L. Medical applications for 3D printing: current and projected uses. P. T. 2014; 39 (10): 704–711.Anciaux S.K., Geiger M., Bowser M.T. 3D printed micro free-flow electrophoresis device. Anal. Chem. 2016; 88 (15): 7675–7682. DOI: 10.1021/acs.analchem.6b01573.Peterson G.I., Larsen M.B., Ganter M.A. et al. 3D-printed mechanochromic materials. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015; 7 (1): 577–583. DOI: 10.1021/am506745m.Wang X., Ao Q., Tian X. et al. 3D bioprinting technologies for hard tissue and organ engineering. Materials (Basel). 2016; 9 (10): 802. DOI: 10.3390/ma9100802.Anciaux S.K., Geiger M., Bowser M.T. 3D printed micro free-flow electrophoresis device. Anal. Chem. 2016; 88 (15): 7675–7682. DOI: 10.1021/acs.analchem.6b01573.O’Brien E.K., Wayne D.B., Barsness K.A. et al. Use of 3D printing for medical education models in transplantation medicine: a critical review. Curr. Transpl. Rep. 2016; 3 (1): 109–119. DOI: 10.1007/s40472-016-0088-7.Wang X., Ao Q., Tian X. et al. 3D bioprinting technologies for hard tissue and organ engineering. Materials (Basel). 2016; 9 (10): 802. DOI: 10.3390/ma9100802.Perica E., Sun Z. Patient-specific three-dimensional printing for pre-surgical planning in hepatocellular carcinoma treatment. Quant. Imaging Med. Surg. 2017; 7 (6): 668–677. DOI: 10.21037/qims.2017.11.02.O’Brien E.K., Wayne D.B., Barsness K.A. et al. Use of 3D printing for medical education models in transplantation medicine: a critical review. Curr. Transpl. Rep. 2016; 3 (1): 109–119. DOI: 10.1007/s40472-016-0088-7.Aimar A., Palermo A., Innocenti B. The role of 3D printing in medical applications: a state of the art. J. Healthc. Eng. 2019; 2019: 5340616. DOI: 10.1155/2019/5340616.Perica E., Sun Z. Patient-specific three-dimensional printing for pre-surgical planning in hepatocellular carcinoma treatment. Quant. Imaging Med. Surg. 2017; 7 (6): 668–677. DOI: 10.21037/qims.2017.11.02.Kwok J.K.S., Lau R.W.H., Zhao Z.R. et al. Multi-dimensional printing in thoracic surgery: current and future applications. J. Thorac. Dis. 2018; 10 (Suppl. 6): S756–763. DOI: 10.21037/jtd.2018.02.91.Aimar A., Palermo A., Innocenti B. The role of 3D printing in medical applications: a state of the art. J. Healthc. Eng. 2019; 2019: 5340616. DOI: 10.1155/2019/5340616.Kim M.P., Ta A.H., Ellsworth W.A. 4th et al. Three dimensional model for surgical planning in resection of thoracic tumors. Int. J. Surg. Case Rep. 2015; 16: 127–129. DOI: 10.1016/j.ijscr.2015.09.037.Kwok J.K.S., Lau R.W.H., Zhao Z.R. et al. Multi-dimensional printing in thoracic surgery: current and future applications. J. Thorac. Dis. 2018; 10 (Suppl. 6): S756–763. DOI: 10.21037/jtd.2018.02.91.Nakada T., Akiba T., Inagaki T., Morikawa T. Thoracoscopic anatomical subsegmentectomy of the right S2b + S3 using a 3D printing model with rapid prototyping. Interact. Cardiovasc. Thorac. Surg. 2014; 19 (4): 696–698. DOI: 10.1093/icvts/ivu174.Kim M.P., Ta A.H., Ellsworth W.A. 4th et al. Three dimensional model for surgical planning in resection of thoracic tumors. Int. J. Surg. Case Rep. 2015; 16: 127–129. DOI: 10.1016/j.ijscr.2015.09.037.Nakada T., Akiba T., Inagaki T., Morikawa T. Thoracoscopic anatomical subsegmentectomy of the right S2b + S3 using a 3D printing model with rapid prototyping. Interact. Cardiovasc. Thorac. Surg. 2014; 19 (4): 696–698. DOI: 10.1093/icvts/ivu174.Nakada T., Akiba T., Inagaki T., Morikawa T. Thoracoscopic anatomical subsegmentectomy of the right S2b + S3 using a 3D printing model with rapid prototyping. Interact. Cardiovasc. Thorac. Surg. 2014; 19 (4): 696–698. DOI: 10.1093/icvts/ivu174.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.