Изготовление трехмерных анатомических моделей с помощью 3D печати на основе томографии

30.11.2016

Изготовление трехмерных анатомических моделей с помощью 3D печати на основе томографии

Dr. John Slåstad, хирург-ортопед из Oslo University Hospital Rikshospitalet, Норвегия, использует 3D-печать при операциях на тазобедренном суставе.

После томографии при помощи технологии компании Carestream во время предоперационного планирования изготавливается точная трехмерная модель кости и на ее основании подбирается эндопротез.

Методика успешно используется при корректирующей остеотомии бедра.

По мнению хирурга, на операцию и использованием трехмерной модели уходит вполовину меньше времени. Это облегчает наркоз и его последствия для пациента, облегчает работу хирурга, ассистентов, операционной сестры и анестезиолога. Во время операции ортопед был в восторге, насколько точно подошел подобранный эндопротез. 


 
При планировании двухполюсного эндопротезирования у больного с коксартрозом делается КТ и с помощью специального программного обеспечения выясняется степень снижения костной плотности вертлужной впадины. Создается детальный план восстановления центра вращения. Также прогнозируется траектория введения и длина винтов для надежного крепления чашки эндопротеза к подвздошной, седалищной и лобковой костям. Учитывается качество кости для выбора оптимального винта. 



Хирурги проводят планирование операции с анатомической пластиковой моделью полукольца таза. Пробные имплантаты устанавливаются и закрепляются в 3D модели с помощью дрели и винтов. Доктор заранее может потренироваться несколько раз в установке эндопротеза. 



Методика предоперационного 3D-моделирования используется для сложных случаев.

У 5-ти летнего мальчика по имени Джоджо из деревни близ Мюнхена, Германия, была обнаружена редкая злокачественная опухоль - саркома Юинга. Обычно опухоль локализуется в диафизе длинных трубчатых костей. У Джоджо опухоль располагалась в дистальной части левой бедренной кости и очень близко к эпифизарной пластинке. Поскольку не существует эндопротезов для таких маленьких детей из-за их малых анатомических размеров, обычно выполняется ампутация ноги.

Но хирурги в Мюнхене решили попробовать спасти мальчику ногу. Они разработали план операции с целью резекции опухоли в пределах здоровых тканей и реконструкции костных дефектов с биологическим материалом - сочетание собственной малоберцовой кости и донорской кости. Хирурги запланировали провести операцию без повреждения ростковой зоны, чтобы сохранить естественный рост левой бедренной кости.

Были проведены КТ и МРТ. На основании этих исследований Dr. Ulrich Lenze и Dr. Carolin Knebel, хирурги ортопедического отделения клиники Rechts der Isar (Мюнхен, Германия) и клинический инженер по материализации Antoon Dierckx создали трехмерную модель. После этого сделана 3D-реконструкция донорской кости.

Поиск донора бедренной кости определенного размера был отдельной большой проблемой. Поэтому хирурги были вынуждены использовать плечевую кость взрослого донора, две кости были предоставлены German Institute for Cell and Tissue Replacement (DIZG). С помощью КТ-сканирования донорской кости и программного обеспечения по 3D-моделированию появилась уверенность, что донорская кость должна идеально встать на место дефекта.

  

Перед операцией проведено виртуальное предоперационное планирование в 3D.

После точной резекции пораженного сегмента кости при помощи заранее изготовленных 3D-печатных титановыx пластин проведен стабильный остеосинтез аллотрансплантата и остальных костей.



Операция длилась около 8 часов. Родители Джоджо не знали, как успокоиться, пока их сына оперировали. Усилия хирургов были вознаграждены: операция прошла успешно. Руководитель бригады хирургов Professor von Eisenhart-Rothe пришел к выводу, что опухоль была полностью удалена и хирургам удалось сохранить ногу. Если все пойдет по плану и никаких осложнений не произойдет, мальчик будет иметь шанс почти полностью выздороветь и наступать на ногу без ограничений.

У 6-тилетней Хелены была выявлена злокачественная опухоль в левой бедренной кости. Ситуация осложнялась тем, что опухоль располагалась близко к ростковой зоне. При удалении опухолей проводится удаление здоровых тканей на расстоянии не менее 3-х сантиметров в пределах здоровой ткани. Лечение опухоли по всем правилам онкологии означало, что у девочки никогда не будет сгибаться нога в коленном суставе и сама нога не будет расти за счет удлинения бедра. Мама не знала, что ответить ребенку на вопрос "когда я снова смогу танцевать?".



Dr. Gwen Sys, хирург-ортопед из University Hospital Gent и клинический инженер сделали 3D модели. Для этого потребовалось сделать Хелене МРТ и КТ бедренной кости. Программа позволила создать точную копию бедренной кости и разработать план операции. Также были сделаны титановые пластины, идеально прилегающие к трансплантату и здоровой кости.



Маленькой Хелене удалось сохранить коленный сустав. Ей сделали химиотерапию и курс физиотерапии.



Врачам повезло, что несмотря на серьезность ситуации маленький пациент оказался очень настойчивым и веселым.



Перевел Александр Дидковский, компания МосРентген Центр