sibmedСибирский научный медицинский журналСибирский научный медицинский журнал2410-25122410-2520ИЦиГ СО РАН10.18699/SSMJ20250501sibmed-2432Research ArticleОБЗОРЫREVIEWS3D-моделирование артериального русла почки: сравнительный анализ методов визуализации (УЗИ, компьютерная томография и МРТ)3D modeling of the renal arterial bed: comparative analysis of visualization methods (ultrasonography, computed tomography and magnetic resonance imaging)https://orcid.org/0009-0004-1614-0742АкбаевШ. И.AkbaevSh. I.

Акбаев Шамиль Исмаилович

364024, г. Грозный, ул. Асланбека Шерипова, 32

Shamil’ I. Akbaev

364907, Grozny, Aslanbeka Sheripova st., 32

shamil-akbaev@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0000-8673-1346ЛечиевЗ. У.LechievZ. U.

Лечиев Зелимхан Умарович

364024, г. Грозный, ул. Асланбека Шерипова, 32

Zelimkhan U. Lechiev

364907, Grozny, Aslanbeka Sheripova st., 32

drzelimhan@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6033-8148ВагабовИ. У.VagabovI. U.

Вагабов Ислам Узгенбайевич, к.м.н.

364024, г. Грозный, ул. Асланбека Шерипова, 32

Islam U. Vagabov, candidate of medical sciences

364907, Grozny, Aslanbeka Sheripova st., 32

malsi_85@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3213-6474БатаевХ. М.BataevKh. M.

Батаев Хизир Мухидинович, д.м.н., проф.

364024, г. Грозный, ул. Асланбека Шерипова, 32

Khizir M. Bataev, doctor of medical sciences, professor

364907, Grozny, Aslanbeka Sheripova st., 32

hizir62@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5655-338XАбдувосидовХ. А.AbduvosidovKh. A.

Абдувосидов Хуршед Абдувохидович, д.м.н.

125080, г. Москва, Волоколамское ш., 11

Khurshed A. Abduvosidov, doctor of medical sciences

125080, Moscow, Volokolamskoe hwy., 1

sogdiana99@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6626-0361ДовгяллоЮ. В.DovgyalloYu. V.

Довгялло Юлия Викторовна, д.м.н.

400066, г. Волгоград, пл. Павших Борцов, 1

Iuliya V. Dovgyallo, doctor of medical sciences

400066, Volgograd, Pavshikh Bortsov sq., 1

dovgiallo1@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9735-9981КафаровЭ. С.KafarovE. S.

Кафаров Эдгар Сабирович, д.м.н.

364024, г. Грозный, ул. Асланбека Шерипова, 32

Edgar S. Kafarov, doctor of medical sciences, associate professor

364907, Grozny, Aslanbeka Sheripova st., 32

edgar.kafaroff@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6106-0301ФедоровС. В.FedorovS. V.,

Федоров Сергей Владимирович, д.м.н.

450008, г. Уфа, ул. Ленина, 3

Sergei V. Fedorov, doctor of medical sciences

450008, Ufa, Lenina st., 3

fedorow707@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7672-3606ГусейноваС. Т.GuseynovaS. T.

Гусейнова Сабина Тагировна, д.м.н.

367000, г. Махачкала, пл. Ленина, 1

Sabina T. Guseynova, doctor of medical sciences

367000, Makhachkala, Lenina sq., 1

vagabova80@mail.ruЧеченский государственный университет им. А.А. КадыроваРоссияKadyrov Chechen State UniversityRussian FederationРоссийский биотехнологический университетРоссияRussian Biotechnological UniversityRussian FederationВолгоградский государственный медицинский университет Минздрава РоссииРоссияVolgograd State Medical University of Minzdrav of RussiaRussian FederationБашкирский государственный медицинский университет Минздрава РоссииРоссияBashkir State Medical University of Minzdrav of RussiaRussian FederationДагестанский государственный медицинский университет Минздрава РоссииРоссияDagestan State Medical University of Minzdrav of RussiaRussian Federation202504112025455613Copyright © Акбаев Ш.И., Лечиев З.У., Вагабов И.У., Батаев Х.М., Абдувосидов Х.А., Довгялло Ю.В., Кафаров Э.С., Федоров С.В., Гусейнова С.Т., 20252025Акбаев Ш.И., Лечиев З.У., Вагабов И.У., Батаев Х.М., Абдувосидов Х.А., Довгялло Ю.В., Кафаров Э.С., Федоров С.В., Гусейнова С.Т.Akbaev S.I., Lechiev Z.U., Vagabov I.U., Bataev K.M., Abduvosidov K.A., Dovgyallo Y.V., Kafarov E.S., Fedorov S.V., Guseynova S.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibmed.elpub.ru/jour/article/view/2432

Современные методы визуализации предоставляют различные возможности для оценки сосудистой анатомии, однако их сравнительная эффективность для создания точных трехмерных моделей артериального русла почки остается недостаточно изученной.

Материал и методы

Материал и методы. Проведен систематический обзор научной литературы за период 2005–2022 гг. с использованием баз данных PubMed, Scopus, Web of Science и eLIBRARY. RU. Проанализированы технические характеристики, диагностические возможности и ограничения УЗИ, компьютерной томографии (КТ) и МРТ.

Результаты

Результаты. УЗИ является доступным скрининговым методом, но имеет ограничения в построении точных 3D-моделей. КТ-ангиография обеспечивает наивысшее пространственное разрешение и детализацию сосудистой архитектоники, но сопряжена с лучевой нагрузкой и риском нефропатии. МРТ представляет оптимальный баланс между качеством визуализации и безопасностью, особенно с применением бесконтрастных методик и динамических последовательностей.

Заключение

Заключение. Целесообразен комплексный подход с использованием взаимодополняющих методов визуализации для создания точных трехмерных моделей артериальных сосудов почки, позволяющих компенсировать ограничения каждого отдельного метода. Внедрение современных технологий 3D-моделирования в клиническую практику способствует улучшению предоперационного планирования и повышению безопасности органосохраняющих операций на почке, что имеет принципиальное значение для персонализированного подхода в современной урологии и сосудистой хирургии.

Modern imaging techniques provide various opportunities for assessing vascular anatomy, but their comparative effectiveness in creating accurate three-dimensional models of the renal arterial bed remains poorly understood.

Material and methods

Material and methods. A systematic review of the scientific literature for the period 2005–2022 was conducted using the PubMed, Scopus, Web of Science and eLIBRARY.RU databases. Technical characteristics, diagnostic capabilities and limitations of ultrasonography, computed tomography and magnetic resonance imaging were analyzed.

Results

Results. Ultrasonography is an accessible screening method, but has limitations in constructing accurate 3D models. Computed tomography angiography provides the highest spatial resolution and detailing of vascular architecture, but is associated with radiation exposure and the risk of nephropathy. Magnetic resonance imaging represents an optimal balance between visualization quality and safety, especially with the use of non-contrast techniques and dynamic sequences.

Conclusions

Conclusions. It is advisable to use a comprehensive approach using complementary visualization methods to create accurate threedimensional models of renal arterial vessels, which allows compensating for the limitations of each individual method. The introduction of modern 3D modeling technologies into clinical practice helps improve preoperative planning and increase the safety of organ-preserving kidney surgeries, which is of fundamental importance for a personalized approach in modern urology and vascular surgery.

почечная артерия3D-моделированиевизуализациякомпьютерная томографияМРТУЗИпочечная ангиографияrenal artery3D modelingvisualizationcomputed tomographymagnetic resonance imagingultrasonographyrenal angiographyReferencesКолсанов А.В., Иванова В.Д., Назарян А.К., Яремин Б.И., Чаплыгин С.С., Мякотных М.Н. Вариантная трехмерная анатомия почечных артерий: клиническое применение. Морфол. ведомости. 2016;24(4):46–52. doi: 10.20340/mv-mnKolsanov A.V., Ivanova V.D., Nazaryan A.K., Yaremin B.I., Chaplygin S.S., Myakotnykh M.N. Variant three-dimensional anatomy of the renal arteries: the clinical application. Morfologicheskiye vedomosti = Morphological Newsletter. 2016;24(4):46–52. [In Russian]. doi: 10.20340/mv-mnКолсанов А.В., Иванова В.Д., Чаплыгин С.С., Яремин Б.И., Назарян А.К., Юнусов Р.Р. Проблемы вариантной анатомии почечных артерий. Бюл. мед. интернет-конф. 2017;7(12):1655–1657.Kolsanov A.V., Ivanova V.D., Chaplygin S.S., Yaremin B.I., Nazaryan A.K., Yunusov R.R. The problems of variant anatomy of the renal arteries. Byulleten’ meditsinskikh internet-konferentsiy = Bulletin of Medical Internet Conferences. 2017;7(12):1655–1657. [In Russian].Докаева Т.С., Кафаров Э.С., Верзиханов А.З. Структурно-количественный анализ сегментарных артерий почек человека. Ж. теор. клинич. и эксперимент. морфологии. 2021;2(1-2):49–59. doi: 10.28942/jtcem.v3i1-2.167.Dokaeva T.S., Kafarov E.S., Verzikhanov A.Z. Structural and quantitative analysis of the segmental arteries of the human kidney. Zhurnal teoreticheskoy, klinicheskoy i eksperimental’noy morfologii = Journal of Theoretical, Clinical and Experimental Morphology. 2021;2(1-2):49–59. [In Russian]. doi: 10.28942/jtcem.v3i1-2.167Trunz L.M., Balasubramanya R. Doppler renal assessment, protocols, and interpretation. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; June 5, 2023.Trunz L.M., Balasubramanya R. Doppler renal assessment, protocols, and interpretation. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; June 5, 2023.Fenster A., Parraga G., Bax J. Three-dimensional ultrasound scanning. Interface Focus. 2011;1(4):503– 519. doi: 10.1098/rsfs.2011.0019Fenster A., Parraga G., Bax J. Three-dimensional ultrasound scanning. Interface Focus. 2011;1(4):503– 519. doi: 10.1098/rsfs.2011.0019Picot P.A., Rickey D.W., Mitchell R., Rankin R.N., Fenster A. Three-dimensional colour Doppler imaging. Ultrasound Med. Biol. 1993;19(2):95–104. doi: 10.1016/0301-5629(93)90001-5Picot P.A., Rickey D.W., Mitchell R., Rankin R.N., Fenster A. Three-dimensional colour Doppler imaging. Ultrasound Med. Biol. 1993;19(2):95–104. doi: 10.1016/0301-5629(93)90001-5Pretorius D.H., Nelson T.R., Jaffe J.S. 3-dimensional sonographic analysis based on color flow Doppler and gray scale image data: a preliminary report. J. Ultrasound Med. 1992;11(5):225–232. doi: 10.7863/jum.1992.11.5.225Pretorius D.H., Nelson T.R., Jaffe J.S. 3-dimensional sonographic analysis based on color flow Doppler and gray scale image data: a preliminary report. J. Ultrasound Med. 1992;11(5):225–232. doi: 10.7863/jum.1992.11.5.225Pourtaherian A., Scholten H., Kusters L., Zinger S., Mihajlovic N., Kolen A., Zou F., Ng G., Korsten H., de With P.H.N. Medical instrument detection in 3-Dimensional ultrasound data volumes. IEEE Trans. Med. Imaging. 2017;36(8):1664–1675. doi: 10.1109/TMI.2017.2692302Pourtaherian A., Scholten H., Kusters L., Zinger S., Mihajlovic N., Kolen A., Zou F., Ng G., Korsten H., de With P.H.N. Medical instrument detection in 3-Dimensional ultrasound data volumes. IEEE Trans. Med. Imaging. 2017;36(8):1664–1675. doi: 10.1109/TMI.2017.2692302Вагабов И.У., Зенин О.К., Кафаров Э.С. Трехмерный структурный анализ вариантов деления артериального русла почки человека. Изв. вузов. Поволж. регион. Мед. науки. 2020;(3):48–57. doi: 10.21685/2072-3032-2020-3-5Vagabov I.U., Zenin O.K., Kafarov E.S. 3-D structural analysis of human kidney’s arterial channel branching variants. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Meditsinskiye nauki = University Proceedings. Volga Region. Medical Sciences. 2020;(3):48–57. [In Russian]. doi: 10.21685/2072-3032-2020-3-5Колсанов А.В., Иванова В.Д., Гелашвили О.А., Назарян А.К. Клиническая анатомия почечных артерий по данным компьютерного моделирования. Морфология. 2019;155(3):28–32.Kolsanov A.V., Ivanova V.D., Gelashvili O.A., Nazaryan A.K. Clinical anatomy of the renal arteries according to computer modeling. Morfologiya = Morphology. 2019; 155(3):28–32. [In Russian].Глыбочко П.В., Аляев Ю.Г., Терновой Н.К., Дзеранов Н.К., Ахвледиани Н.Д., Фиев Д.Н., Хохлачев С.Б., Петровский Н.В., Матюхов И.П., Песегов С.В. Компьютерное моделирование – инновационная методика в диагностике и планировании лечения пациентов с хирургическими заболеваниями почек. Урал. мед. ж. 2012;(9):84–87.Glybochko P.V., Alyaev Yu.G., Ternovoy N.K., Dzeranov N.K., Akhvlediani N.D., Fiev D.N., Khohlachev S.B., Petrovsky N.V., Matyukhov I.P., Pesegov S.V. Computer-assisted simulation as an innovation technique in diagnosis and planning of treatment of patients with surgical kidney diseases. Ural’skiy meditsinskiy zhurnal = Ural Medical Journal. 2012;(9):84– 87. [In Russian].Majos M., Stefańczyk L., Szemraj-Rogucka Z., Elgalal M., De Caro R., Macchi V., Polguj M. Does the type of renal artery anatomic variant determine the diameter of the main vessel supplying a kidney? A study based on CT data with a particular focus on the presence of multiple renal arteries. Surg. Radiol. Anat. 2018;40(4):381–388. doi: 10.1007/s00276-017-1930-zMajos M., Stefańczyk L., Szemraj-Rogucka Z., Elgalal M., De Caro R., Macchi V., Polguj M. Does the type of renal artery anatomic variant determine the diameter of the main vessel supplying a kidney? A study based on CT data with a particular focus on the presence of multiple renal arteries. Surg. Radiol. Anat. 2018;40(4):381–388. doi: 10.1007/s00276-017-1930-zAmparore D., Pecoraro A., Piramide F., Verri P., Checcucci E., de Cillis S., Piana A., Burgio M., Di Dio M., Manfredi M., Fiori C., Porpiglia F. Three-dimensional imaging reconstruction of the kidney’s anatomy for a tailored minimally invasive partial nephrectomy: A pilot study. Asian Journal of Urology. 2022;9(3):263–271. doi: 10.1016/j.ajur.2022.06.003Amparore D., Pecoraro A., Piramide F., Verri P., Checcucci E., de Cillis S., Piana A., Burgio M., Di Dio M., Manfredi M., Fiori C., Porpiglia F. Three-dimensional imaging reconstruction of the kidney’s anatomy for a tailored minimally invasive partial nephrectomy: A pilot study. Asian Journal of Urology. 2022;9(3):263–271. doi: 10.1016/j.ajur.2022.06.003Porpiglia F., Amparore D., Checcucci E., Manfredi M., Stura I., Migliaretti G., Autorino R., Ficarra V., Fiori C. Three-dimensional virtual imaging of renal tumours: a new tool to improve the accuracy of nephrometry scores. BJU Int. 2019;124(6):945–954. doi: 10.1111/bju.14894Porpiglia F., Amparore D., Checcucci E., Manfredi M., Stura I., Migliaretti G., Autorino R., Ficarra V., Fiori C. Three-dimensional virtual imaging of renal tumours: a new tool to improve the accuracy of nephrometry scores. BJU Int. 2019;124(6):945–954. doi: 10.1111/bju.14894Buffi N., Lista G., Larcher A., Lughezzani G., Ficarra V., Cestari A., Lazzeri M., Guazzoni G. Margin, ischemia, and complications (MIC) score in partial nephrectomy: a new system for evaluating achievement of optimal outcomes in nephron-sparing surgery. Eur. Urol. 2012;62(4):617–618. doi: 10.1016/j.eururo.2012.06.001Buffi N., Lista G., Larcher A., Lughezzani G., Ficarra V., Cestari A., Lazzeri M., Guazzoni G. Margin, ischemia, and complications (MIC) score in partial nephrectomy: a new system for evaluating achievement of optimal outcomes in nephron-sparing surgery. Eur. Urol. 2012;62(4):617–618. doi: 10.1016/j.eururo.2012.06.001Koetzier L.R., Mastrodicasa D., Szczykutowicz T.P., van der Werf N.R., Wang A.S., Sandfort V., van der Molen A.J., Fleischmann D., Willemink M.J. Deep learning image reconstruction for CT: technical principles and clinical prospects. Radiology. 2023;306(3):e221257. doi: 10.1148/radiol.221257Koetzier L.R., Mastrodicasa D., Szczykutowicz T.P., van der Werf N.R., Wang A.S., Sandfort V., van der Molen A.J., Fleischmann D., Willemink M.J. Deep learning image reconstruction for CT: technical principles and clinical prospects. Radiology. 2023;306(3):e221257. doi: 10.1148/radiol.221257Ramazanli B., Yagmur O., Sarioglu E.C., Salman H.E. Modeling techniques and boundary conditions in abdominal aortic aneurysm analysis: latest developments in simulation and integration of machine learning and data-driven approaches. Bioengineering (Basel). 2025;12(5):437. doi: 10.3390/bioengineering12050437Ramazanli B., Yagmur O., Sarioglu E.C., Salman H.E. Modeling techniques and boundary conditions in abdominal aortic aneurysm analysis: latest developments in simulation and integration of machine learning and data-driven approaches. Bioengineering (Basel). 2025;12(5):437. doi: 10.3390/bioengineering12050437Amparore D., Pecoraro A., Piramide F., Verri P., Checcucci E., de Cillis S., Piana A., Burgio M., Di Dio M., Manfredi M., Fiori C., Porpiglia F. Three-dimensional imaging reconstruction of the kidney’s anatomy for a tailored minimally invasive partial nephrectomy: A pilot study. Asian J. Urol. 2022;9(3):263–271. doi: 10.1016/j.ajur.2022.06.003Amparore D., Pecoraro A., Piramide F., Verri P., Checcucci E., de Cillis S., Piana A., Burgio M., Di Dio M., Manfredi M., Fiori C., Porpiglia F. Three-dimensional imaging reconstruction of the kidney’s anatomy for a tailored minimally invasive partial nephrectomy: A pilot study. Asian J. Urol. 2022;9(3):263–271. doi: 10.1016/j.ajur.2022.06.003Wigh Lipsø K., Hansen E.S.S., Tougaard R.S., Laustsen C., Ardenkjaer-Larsen J.H. Renal MR angiography and perfusion in the pig using hyperpolarized water. Magn. Reson. Med. 2017;78(3):1131–1135. doi: 10.1002/mrm.26478Wigh Lipsø K., Hansen E.S.S., Tougaard R.S., Laustsen C., Ardenkjaer-Larsen J.H. Renal MR angiography and perfusion in the pig using hyperpolarized water. Magn. Reson. Med. 2017;78(3):1131–1135. doi: 10.1002/mrm.26478Lim R., Shapiro M., Wang E., Law M., Babb J.S., Rueff L.E., Jacob J.S., Kim S., Carson R.H., Mulholland T.P., Laub G., Hecht E. 3D time-resolved MR angiography (MRA) of the carotid arteries with time-resolved imaging with stochastic trajectories: comparison with 3D contrast-enhanced bolus-chase MRA and 3D time-of-flight MRA. AJNR Am. J. Neuroradiol. 2008;29(10):1847–1854. doi: 10.3174/ajnr.A1252Lim R., Shapiro M., Wang E., Law M., Babb J.S., Rueff L.E., Jacob J.S., Kim S., Carson R.H., Mulholland T.P., Laub G., Hecht E. 3D time-resolved MR angiography (MRA) of the carotid arteries with time-resolved imaging with stochastic trajectories: comparison with 3D contrast-enhanced bolus-chase MRA and 3D time-of-flight MRA. AJNR Am. J. Neuroradiol. 2008;29(10):1847–1854. doi: 10.3174/ajnr.A1252Eikefjord E., Andersen E., Hodneland E., Zöllner F., Lundervold A., Svarstad E., Rørvik J. Use of 3D DCE-MRI for the estimation of renal perfusion and glomerular filtration rate: an intrasubject comparison of FLASH and KWIC with a comprehensive framework for evaluation. AJR Am. J. Roentgenol. 2015;204(3):W273–W281. doi: 10.2214/AJR.14.13226Eikefjord E., Andersen E., Hodneland E., Zöllner F., Lundervold A., Svarstad E., Rørvik J. Use of 3D DCE-MRI for the estimation of renal perfusion and glomerular filtration rate: an intrasubject comparison of FLASH and KWIC with a comprehensive framework for evaluation. AJR Am. J. Roentgenol. 2015;204(3):W273–W281. doi: 10.2214/AJR.14.13226Serhal A., Aouad P., Serhal M., Serhal A., Aouad P., Serhal M., Pathrose A., Lombardi P., Carr J., Avery R., Edelman R.R. Evaluation of renal allograft vasculature using non-contrast 3D inversion recovery balanced steady-state free precession MRA and 2D quiescent-interval slice-selective MRA. Explor. Res. Hypothesis Med. 2021;6(3):90–98. doi: 10.14218/ERHM.2021.00011Serhal A., Aouad P., Serhal M., Serhal A., Aouad P., Serhal M., Pathrose A., Lombardi P., Carr J., Avery R., Edelman R.R. Evaluation of renal allograft vasculature using non-contrast 3D inversion recovery balanced steady-state free precession MRA and 2D quiescent-interval slice-selective MRA. Explor. Res. Hypothesis Med. 2021;6(3):90–98. doi: 10.14218/ERHM.2021.00011Buchanan C.E., Mahmoud H., Cox E.F., McCulloch T., Prestwich B.L., Taal M.W., Selby N.M., Francis, S.T. Quantitative assessment of renal structural and functional changes in chronic kidney disease using multi-parametric magnetic resonance imaging. Nephrol. Dial. Transplant. 2020;35(6):955–964. doi: 10.1093/ndt/gfz129Buchanan C.E., Mahmoud H., Cox E.F., McCulloch T., Prestwich B.L., Taal M.W., Selby N.M., Francis, S.T. Quantitative assessment of renal structural and functional changes in chronic kidney disease using multi-parametric magnetic resonance imaging. Nephrol. Dial. Transplant. 2020;35(6):955–964. doi: 10.1093/ndt/gfz129Murali S., Ding H., Adedeji F., Qin C., Obungoloch J., Asllani I., Anazodo U., Ntusi N.A.B., Mammen R., Niendorf T., Adeleke S. Bringing MRI to low- and middle-income countries: Directions, challenges and potential solutions. NMR Biomed. 2024;37(7):e4992. doi: 10.1002/nbm.4992Murali S., Ding H., Adedeji F., Qin C., Obungoloch J., Asllani I., Anazodo U., Ntusi N.A.B., Mammen R., Niendorf T., Adeleke S. Bringing MRI to low- and middle-income countries: Directions, challenges and potential solutions. NMR Biomed. 2024;37(7):e4992. doi: 10.1002/nbm.4992Терновой С.К., Синицын В.Е., Беличенко О.И., Стукалова О.В. Клиническое применение магнитно-резонансной томографии. РМЖ. 1996;(7):1.Ternovoy S.K., Sinitsyn V.E., Belichenko O.I., Stukalova O.V. Clinical application of magnetic resonance imaging. Russkiy meditsinskiy zhurnal = Russian Medical Journal. 1996;(7):1. [In Russian].

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