A topological classification method of the superior mesenteric venous system affluent branches

Full Text

Введение

Варианты ветвления и порядок соединения притоков верхней брыжеечной вены крайне разнообразны, а единого способа их описания и классификации в настоящее время не существует.

Один из вариантов классификации венозного оттока от правой половины толстой кишки предложили С.Д. Ли, С.С. Парк, М.Д. Ким и др. (Центр по изучению колоректального рака, Южная Корея). В результате этого исследования определены и классифицированы различные варианты отхождения ствола желудочно-ободочной вены. Авторы показали, что существуют два типа впадения этой вены: одна или две ободочные вены впадают в желудочно-ободочную вену или ствол этой вены отсутствует [1].

В анатомическом исследовании М.А. Кузу, Е. Исмаила, С. Целик и др. продемонстрировано, что в 100 % случаев от верхней брыжеечной артерии отходит а. ileocolica. A. colica dextra выявлена только в 33 % наблюдений. A. colica media обнаружена во всех случаях, а ветви, отходящие от этой артерии, — лишь в 11,7 %. Во всех наблюдениях (n = 111) выявлена v. ileocolica, которая впадала в верхнюю брыжеечную вену в 103 случаях, в желудочно-поджелудочно-двенадцатиперстную вену — в 7 наблюдениях, а в тощекишечную — только в одном
случае [2].

В исследовании Д. Альсабила, В.Р. Ким и Н.К. Ким описано наличие или отсутствие сосудов в рассматриваемой анатомической облас ти и их топографическое взаиморасположение. Авторами во всех случаях обнаружены a. colica media и a. ileocolica [3]. Подвздошно-ободочная артерия в большинстве случаев проходила кзади от верхней брыжеечной вены, хотя в отдельных случаях она располагалась кпереди от верхней брыжеечной артерии. Подвздошно-ободочная вена и средняя ободочная вена выявлены во всех случаях, в то время как правая ободочная вена отсутствовала в 50 % наблюдений [3].

Таким образом, различные авторы приводят в своих работах лишь обрывочные сведения о вариантной анатомии верхней брыжеечной вены, не предпринимая при этом попыток выстроить на основании своих данных единую стройную систему классификации.

Цель исследования — изучить на анатомическом материале варианты впадения притоков в верхнюю брыжеечную вену и предложить на основе полученных данных новую классификацию венозного оттока от правой половины толстой кишки.

Задачи исследования:

1. выполнить топографо-анатомическое исследование вариантов впадения притоков в верхнюю брыжеечную вену;
2. предложить топологическую классификацию вариантов ветвления в бассейне верхней брыжеечной вены;
3. определить и обосновать возможные изменения тактики оперативного вмешательства при том или ином варианте венозного от тока.

Материалы и методы

Исследование проводили в патологоанатомическом отделении Александровской больницы на общей выборке, представленной 25 анатомическими объектами разного пола, разной возрастной группы, с разными типами тело сложения и разными причинами смерти (табл. 1). В топографо-анатомическое исследование были включены только те трупы, у которых не было оперативных вмешательств на органах живота. Фиксацию исследуемых анатомических объектов не производили, также трупы не подвергали воздействию низких температур. Результаты обрабатывали и учитывали в программе Microsoft Exсel (Microsoft Corporation), графические модели строили с помощью пакета программ CorelDraw Graphics Suite X3 (Corel Corporation). Все исследования на трупах были выполнены по протоколу, который был рассмотрен и одобрен этическим комитетом университета в начале научно-исследовательской работы в 2017 г.

 

Таблица 1. Распределение исследуемых анатомических объектов
по возрасту

Table 1. Distribution of the anatomical objects used in the study by age

Количество, n	25
Средний возраст умерших (лет), M ± SD	75,76 ± 15,12
min÷max	37÷94
Ме	80

 

Для оценки вариантов венозного оттока от правой половины толстой кишки выполняли препарирование в области правого брыжеечного синуса. Для этого весь тонкий отдел кишечника смещали влево, широко рассекали париетальную брюшину в области правой поверхности корня брыжейки тонкой кишки и с помощью тупфера деликатно отсепаровывали париетальную брюшину в латеральном направлении. После завершения отсепаровки выделяли все ветви верхней брыжеечной вены в области правого брыжеечного синуса (рис. 1, 2). Далее производили фотосъемку отпрепарированной области с помощью камеры Canon 1000D, а также делали эскиз.

 

Рис. 1. Вариант венозного оттока от правой половины толстой кишки (наблюдение 1): а — фотография анатомического препарата; b — эскиз. VMS — v. mesenterica superior, VIC — v. ileocolica, VCD — v. colica dextra, VPD — v. pancreatoduodenalis, VCM — v. colica media, VGED — v. gastroepiploica dextra

Fig. 1. Variant of venous return from the right half of the colon (observation 1): а — anatomical specimen image; b — sketch. VMS — superior mesenteric vein, VIC — ileocolic vein, VCD — right colic vein, VPD — pancreatoduodenal vein, VCM — middle colic vein, VGED — right gastroepiploic vein

 

Рис. 2. Вариант венозного оттока от правой половины толстой кишки (наблюдение 10): а — фотография анатомического препарата; b — эскиз. VMS — v. mesenterica superior, VIC — v. ileocolica, VCD — v. colica dextra, VPD(S) — v. pancreatoduodenalis superior, VPD(AI) — v. pancreatoduodenalis anterior inferior, VCM — v. colica media, VGED — v. gastroepiploica dextra

Fig. 2. Variant of venous return from the right half of the colon (observation 10): а — anatomical specimen image; b — sketch. VMS — superior mesenteric vein, VIC — ileocolic vein, VCD — right colic vein, VPD(S) — superior pancreatoduodenal vein, VPD(AI) — anteriorinferior pandreatoduodenal vein, VCM — middle colic vein, VGED — right gastroepiploic vein

 

На втором этапе работы выполняли построение (на основании ранее сделанных эскизов) и топологические преобразования (топологическое преобразование — взаимно однозначное и взаимно непрерывное преобразование объемной фигуры) объемных фигур, отражающих порядок впадения притоков верхней брыжеечной вены (рис. 3, 4). Для упрощения интерпретации полученных данных рассматривали лишь два порядка ветвей, впадающих в верхнюю брыжеечную вену.

 

Рис. 3. Топологические преобразования объемной фигуры впадения притоков верхней брыжеечной вены ( наблюдение 1)

Fig. 3. The topological conversion of the volume figures of the superior mesenteric venous system affluent branches (observation 1)

 

Рис. 4. Топологические преобразования объемной фигуры впадения притоков верхней брыжеечной вены ( наблюдение 10)

Fig. 4. The topological conversion of the volume figures of the superior mesenteric venous system affluent branches (observation 10)

 

Как видно из рис. 3 и 4, топологические преобразования позволяют привести любой вариант впадения притоков верхней брыжеечной вены к определенному топологическому типу, из которого путем дальнейших преобразований можно получить множество вариантов топологически однотипных анатомических вариантов. Стоит отметить, что если в структуре рассматриваемого анатомического варианта встречаются аркады, соединяющие ветви первого или второго порядка, то полученный топологический тип не будет аналогичен таковому без аркад — между ними невозможны топологические переходы (см. рис. 3, 4).

Практически во всех наблюдениях было выявлено приблизительно шесть постоянных притоков верхней брыжеечной вены: средняя толстокишечная вена, правая желудочно-сальниковая вена, верхняя поджелудочно-двенадцатиперстная вена, передняя нижняя поджелудочно-двенадцатиперстная вена, правая толстокишечная вена и подвздошно-ободочная вена.

Между шестью постоянными притоками существует пять топологических узлов (TN), в которых теоретически возможны два основных состояния: слияние и разделение (t/s). Кроме того, на некотором расстоянии от узла возможно образование соединяющей ветви аркады (a) (табл. 2).

 

Таблица 2. Методика определения топологического типа венозного оттока от правой половины толстой кишки (T/S/A-классификация)

Table 2. Method of determining the topological type of venous return from the right half of the colon (T/S/A-classification)

Обозначения		Наблюдение 1	Наблюдение 10
1	VCM	VCM	VCM
t/s/a		s	t
2	VGED	VGED	VGED
t/s/a		t	t
3	VPD(S)	VPD(S)	VPD(S)
t/s/a		t	t
4	VPD(AI)	VPD(AI)	VPD(AI)
t/s/a		s	t
5	VCD	VCD	VCD
t/s/a		t	s
6	VIC	VIC	VIC
Топологический тип		s2tst	4ts

Примечание. VCM — v. colica media; VGED — v. gastroepiploica dextra; VPD(S) — v. pancreatoduodenalis superior; VPD(AI) — v. pancreatoduodenalis anterior inferior; VCD — v. colica dextra; VIC — v. ileocolica.

 

Определить количество топологических  узлов можно по следующей формуле:

nTN = B – 1,

где nTN — количество топологических узлов; B — количество притоков.

Так как в каждом узле с наибольшей вероятностью возможно осуществление двух состояний — t/s, общее количество всех возможных вариантов внутри данного топологического типа будет вычисляться по формуле

P = 2(B – 1),

где P — количество вариантов впадения; B — количество притоков.

Можно рассчитать, что при шести постоянных притоках общее количество возможных вариантов впадения составит 25 = 32. Если же учитывать вероятность наличия соединяющих аркад (а), то тогда количество вариантов составит уже 35 = 243.

В табл. 2 приведена методика топологической классификации вариантов впадения притоков верхней брыжеечной вены на примере наблюдений 1 и 10. Выполнена нумерация от 1 до 6 постоянных притоков верхней брыжеечной вены, причем за каждым притоком закреплен определенный номер (см. табл. 2). Между номерами, соответствующими притокам, в таблице находятся строки, соответствующие «топологическим узлам », в которых возможны три состояния: слияние/разделение (t/s) и образование аркад (а).

В случае когда соседние ветви сливаются в один ствол при впадении в верхнюю брыжеечную вену, топологическому узлу присваивается значение t, при раздельном впадении — обозначение s, при наличии аркад — а. Кроме того, для осуществления кодировки согласно предложенному принципу необходимо дополнительное введение допущения, согласно которому при отсутствии той или иной «постоянной ветви» она считается впадающей в вышележащую ветвь.

Результаты

Результаты исследования в виде цифровых фотографий с обозначениями поясняющих эскизов и кодировкой согласно T/S/A-клас сификации приведены в табл. 3.

 

Таблица 3. Результаты топографо-анатомического исследования

Table 3. Results of the topographic-anatomical studies

№	Фото/эскиз	T/S/A	№	Фото/эскиз	T/S/A
1		s2tst	8		4ts
2		4ts	9		4ts
3		s3ts	10		s3ts
4		4ts	11		s3ts
5		4ts	12		2tsts
6		4ts	13		s3ts
7		s2t2s	14		4ts
15		4ts	21		4ts
16		5s	22		s3ts
17		s4t	23		2s2ts
18		s3ts	24		s3ts
19		5s	25		s3ts
20		4ts

 

Из 32 теоретически возможных топологических вариантов в данном исследовании было выявлено 8. Распределение отдельных топологических типов представлено в табл. 4 и на рис. 5.

 

Рис. 5. Распределение отдельных топологических типов в выборке (n = 25)

Fig. 5. Distribution of individual topological types in the sample (n = 25)

 

Таблица 4. Распределение отдельных топологических типов в выборке

Table 4. Distribution of individual topological types in the sample

№	Топологический тип	n	%
1	4ts	10	40
2	s3ts	8	32
3	5s	2	8
4	s2tst	1	4
5	s2t2s	1	4
6	2tsts	1	4
7	s4t	1	4
8	2s2ts	1	4

 

Перспективы дальнейшей разработки темы

На основе предложенной классификации разрабатывается метод предоперационного планирования правосторонней гемиколонэктомии, основанной на данных, полученных с помощью компьютерной томографии (рис. 6). Трехмерная реконструкция и сегментация анатомических структур осуществляются с использованием open-source-библиотек VMTk (Vascular Mode ling Toolkit) и ITK (Insight Segmentation and Registration Toolkit) для Python [5, 6]. Полученный трехмерный объект перестраивается в блоке ретопологии в соответствии с предложенной классификацией. Результатом преобразований является упрощенная, но топологически эквивалентная интерпретация притоков верхней брыжеечной вены, которая позволяет хирургу спланировать клипирование, пересечение или резекцию венозного сегмента зоны интереса.

 

Рис. 6. Блок-схема программного комплекса для полуавтоматической ретопологии притоков верхней брыжеечной вены

Fig. 6. Flowchart of the software complex for semi-automatic retopology of influx superior mesenteric vein

 

Выводы

1. При выполнении топографо-анатомического исследования было определено множество вариантов впадения притоков верхней брыжеечной вены и слияния их между собой, при этом подвздошно-ободочная вена наиболее редко сливалась с другими притоками и имела относительно постоянное место впадения в верхнюю брыжеечную вену.
2. В результате кодировки и классификации выявленных вариантов на основании принципов топологии и комбинаторики было установлено, что наиболее часто встречающимися топологическими типами являются 4ts и s3ts: соответственно 10-е и 8-е наблюдение из 25.
3. Топологический вариант 4ts подразумевает повышенный риск возникновения осложнений при перевязке общего ствола, образующегося при слиянии постоянных притоков верхней брыжеечной вены.

About the authors

Semen A. Simbirtsev

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: Semen.Simbirtcev@szgmu.com

Доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, Заслуженный деятель науки РСФСР, лауреат премии Правительства РФ в области образования (1999), Почетный доктор Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования Министерства здравоохранения РФ, действительный член Петровской академии наук и искусств, руководитель ведущей научно-педагогической школы Санкт-Петербурга в области деятельности «Хирургия», член комиссии по помилованию при губернаторе Санкт-Петербурга.

Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Evgeniy M. Trunin

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: etrunin@mail.ru

Заведующий кафедрой оперативной клинической хирургии с топографической анатомией, д.м.н., профессор

Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Aleksandr A. Smirnov

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: savmeda@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2661-3759

41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Rustem E. Topuzov

North-Western State Medical University named after I.I.Mechnikov

Email: rustem_topuzov@yahoo.com
Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Azat I. Nazmiev

North-Western State Medical University named after I.I.Mechnikov

Email: azat.nazmiev1995@gmail.com
Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Artur L. Ovsepyan

Saint Petersburg Electrotechnical University "LETI", Department of bioengineering systems

Email: aqturovsepyan@gmail.com
Russian Federation, 197376, Saint-Petersburg, Professor Popovs st., Apt 5

Pavel A. Sizov

North-Western State Medical University named after I.I.Mechnikov

Author for correspondence.
Email: dunkfree12@gmail.com
Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Aleksandr V. Aleksandrov

North-Western State Medical University named after I.I.Mechnikov

Email: a.west96@mail.ru
Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Pavel V. Filonov

North-Western State Medical University named after I.I.Mechnikov

Email: neuropavel@gmail.com
Russian Federation, 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

References

Supplementary files