Применение 3D-печати в краниопластике

Хочу поделиться своим опытом использования 3D-моделирования и печати в медицине, а точнее в краниопластике – пластике дефектов черепа.

Ко мне обратились нейрохирурги из областной клинической больницы с просьбой помочь им в создании формы для изготовления черепного имплантата. У них имелся пациент с обширным посттравматическим дефектом костей черепа.

[IMG ID=9010 WIDTH=491 HEIGHT=427]

Обычно в таких случаях ставится либо титановая пластина, либо создается имплантат из биосовместимого материала. Но в данном случае поверхность дефекта была достаточно большой, что ограничивало применение титана (он плохо деформируется и подходит лишь для устранения маленьких дефектов). Штатного скульптора в штате больницы тоже не нашлось, поэтому вылепить анатомически точную модель недостающей кости черепа не представлялось возможным.

Выход, как вы догадываетесь, был найден в моделировании формы черепа на компьютере и последующем использовании 3D- печати для изготовления пресс-формы.

Пациенту была сделана компьютерная томография головы, в результате которой получен набор изображений (срезов) головы через определенное расстояние (в нашем случае 1,25 мм).На основе этой информации была создана трехмерная модель костей черепа. Для этого необходимо указать программе участки, какой плотности на изображении будут использованы для построения модели. Выбирая разные по яркости участи можно создавать изображения разных видов тканей ( кости, мягкие ткани, сосуды и пр.) Программно преобразование набора изображений в 3d- модель реализуется обычно применением алгоритма марширующих кубов.

Исходная модель была достаточной тяжелой и содержала ряд дефектов, поэтому потребовалась ее доработка и оптимизация. В результате были удалены не существенные детали, а модель стала значительно легче.

Далее была создана модель недостающей кости, для ее построения было использовано свойство симметрии черепа.[IMG ID=9003 WIDTH=565 HEIGHT=672][IMG ID=9002 WIDTH=663 HEIGHT=490][IMG ID=9000 WIDTH=462 HEIGHT=348][IMG ID=9001 WIDTH=472 HEIGHT=177]

Затем была создана пресс-форма для изготовления имплантата

[IMG ID=8997 WIDTH=726 HEIGHT=762]

Модель кости и обе половины пресс-формы были распечатаны на 3d – принтереОпытные руки нейрохирурга с использованием пресс-формы изготовили имплантат. Для изготовления использовался материал Протакрил – М.Готовый имплантатОперация прошла успешно. Слабонервным не смотреть!)

Фото (18+)Основные результаты:

• Спроектированная форма имплантата учитывает анатомические особенности черепа пациента, что в данном случае имеет определяющее значение для восстановления пациента после тяжёлой травмы головного мозга, и определяет дальнейшее качество его жизни.
• Значительно сократились время нахождения пациента под наркозом, время подготовки и проведения операции (до 1 часа вместо 2-3 часов), что имеет существенный экономический эффект.