My3DNov Реклама
My3dNovm Реклама

От анатомических моделей к хирургическим шаблонам: преимущества 3D-печати в черепно-челюстно-лицевой хирургии

iGo3D Russia
Идет загрузка
Загрузка
18.11.2022
435
0
Применение

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

3
Статья относится к принтерам:
Formlabs Fuse 1+

От анатомических моделей к хирургическим шаблонам: преимущества 3D-печати в черепно-челюстно-лицевой хирургии

(Фото: Университет Базеля, Кристиан Флиерль)

Использование аддитивного производства в медицинской сфере быстро расширяется, поскольку все больше врачей и хирургов находят способы использовать эти процессы в своих дисциплинах, а биосовместимые материалы и высококачественные 3D-принтеры становятся все более доступными на рынке. 

В университетской клинике Базеля в Швейцарии доктор Флориан Тирингер, профессор и заведующий кафедрой челюстно-лицевой хирургии, уделяет особое внимание преимуществам технологии 3D-печати для своих хирургических случаев. 

Как руководитель исследовательской группы по аддитивному производству в медицине (Swiss MAM) и соучредитель лаборатории 3D-печати в кампусе больницы, доктор Тирингер и его команда активно работают над повышением доступности инновационных медицинских решений с использованием виртуального хирургического планирования (VSP) и 3D-печати путем предоставления оборудования, обучения студентов и публикации результатов их исследований.

Цифровая эволюция в медицине

От анатомических моделей к хирургическим шаблонам: преимущества 3D-печати в черепно-челюстно-лицевой хирургии

Эволюция 3D-печати в проведении медицинских операциях началась с появлением компьютерной томографии (КТ), позволяющей врачам создавать трехмерные цифровые модели тканей и органов. Необходимо было найти решение для создания тактильных анатомических копий, чтобы врачи могли не только диагностировать заболевания или планировать лечение с помощью этих снимков, но и использовать эти радиологические данные в операционной.

По мере развития технологии 3D-печати, она быстро стала основным средством для изготовления индивидуальных анатомических моделей. Первые анатомические 3D-модели из цифровых сканов были изготовлены с использованием субтрактивных методов производства, таких как фрезерование из пеноблоков. Эти модели имели множество ограничений в плане геометрической свободы, точности, а также времени и стоимости. 

Используя технологии SLA и SLS 3D-печати, клинические инженеры могут в короткие сроки создавать анатомические модели для сложных хирургических случаев. За последние 20 лет 3D-принтеры получили огромное развитие и получили широкое распространение в различных областях медицины, особенно в стоматологии, ортопедии и черепно-челюстно-лицевой хирургии.

Если 20 лет назад такая модель передавалась на аутсорсинг, стоила несколько тысяч евро и требовала нескольких недель для доставки в медицинское учреждение, то сегодня все больше инновационных больниц, таких как Университетская клиника Базеля в Швейцарии, имеют собственное оборудование для печати. С таким оборудованием даже большая модель черепа может быть напечатана менее чем за 50 евро в течение одного дня.

От анатомических моделей к хирургическим шаблонам: преимущества 3D-печати в черепно-челюстно-лицевой хирургии

"Мы хотим развивать технологию 3D-печати в местах оказания медицинской помощи для облегчения и усовершенствования медицинского вмешательства. Активно стремимся к тому, чтобы сделать 3D-печать более доступной для повседневного использования", - Флориан М. Тирингер. 

Чтобы сделать 3D-печать доступной для всего мира, компания Formlabs постоянно разрабатывает новые медицинские материалы для 3D-печати с акцентом на особые механические свойства и биосовместимые свойства для медицинских приложений, таких как те, с которыми работает доктор Тирингер.   

Благодаря 3D-печати анатомической модели пациента, перед операцией доктор Тирингер может создать более конкретный план хирургической процедуры, а также направляющие для сверления и резки, адаптированные к уникальной анатомии пациента, или даже предварительно сформированные имплантаты. Еще одно полезное применение для хирургов – изготовленные на 3D-принтере инструменты, специально разработанные для их применения в операционной. Для этого некоторые материалы, напечатанные на 3D-принтере, можно стерилизовать для использования в операционной.

От анатомических моделей к хирургическим шаблонам: преимущества 3D-печати в черепно-челюстно-лицевой хирургии

Установка имплантата на анатомическую модель, напечатанную на 3D-принтере (Фото: Университет Базеля, Кристиан Флиерль)

Рабочий процесс 3D-печати в черепно-челюстно-лицевой хирургии

В области реконструктивной черепно-челюстно-лицевой хирургии, ортогнатической хирургии и дентальной имплантации в первую очередь используются процессы медицинского аддитивного производства.От анатомических моделей к хирургическим шаблонам: преимущества 3D-печати в черепно-челюстно-лицевой хирургии

Список выполненных операций с помощью 3DP, основанный на систематическом обзоре 75 исследований, опубликованных в период с января 2018 года по декабрь 2020 года. (источник: ScienceDirect)

 В общем, рабочий процесс для таких процедур начинается с компьютерной томографии (КТ), проводимой радиологом, за которой следует процесс сегментации, выполняемый клиническим инженером. На втором этапе хирург получает трехмерную реконструкцию анатомических данных, полученных при КТ. Эти данные могут быть даже объединены с информацией из поверхностного сканирования кожи или интраорального сканирования пациента, в зависимости от планируемой операции. Затем эту цифровую модель можно либо виртуально использовать для подготовки к реальной операции, либо распечатать на 3D-принтере для планирования имплантатов для конкретного пациента и создания хирургических руководств.

"Существует множество случаев, когда 3D-печать может облегчить лечение наших пациентов. Начиная от анатомических моделей для имплантатов с учетом особенностей пациента (PSI), отдельных инструментов и заканчивая направляющими для сверления и резки, 3D-печать может быть очень полезной для черепно-челюстно-лицевых хирургов", - Флориан М. Тирингер.

Реконструкция орбитального перелома

"Вот пример пациента с орбитальным переломом, из-за которого пациентка не может правильно двигать глазным яблоком, что приводит к диплопии (двоению в глазах)", - объясняет доктор Тирингер.

Орбитальный перелом в основном лечится путем вживления титанового имплантата во внутреннюю часть орбиты для замены или удержания вместе сломанных частей кости.

"Титановый имплантат идеальной формы доступен не везде. Мы все еще работаем над собственной печатью PEEK и титановых имплантатов. Поэтому быстрым и простым решением является печать анатомической модели орбиты пациента на SLA 3D-принтере. С помощью такой напечатанной модели я, как хирург, могу предварительно согнуть или сформировать стандартный титановый имплантат для реконструкции дефекта орбиты", - рассказывает Флориан Тирингер.

От анатомических моделей к хирургическим шаблонам: преимущества 3D-печати в черепно-челюстно-лицевой хирургии

Напечатанная на 3D-принтере анатомическая модель с изогнутым титановым имплантатом для конкретного пациента

Такие напечатанные направляющие для сгиба изготавливаются всего за несколько часов в собственной лаборатории печати и могут использоваться практически для всех видов переломов.

Благодаря быстроте собственного производства напечатанных направляющих, технология открывает возможности применения даже для операций при острой травме.

"Имея 3D-принтер и нужных специалистов в своем учреждении, Вы можете легко начать 3D-печать и индивидуальную реконструкцию пациентов и лечить травматологических больных за считанные часы", - Флориан М. Тирингер. 

Данные швейцарской исследовательской группы MAM, возглавляемой доктором Тирингер, свидетельствуют о значительном сокращении времени операций, проведенных в лаборатории 3D Print Lab. Благодаря использованию специфических для пациента имплантатов, разработанных с помощью напечатанных 3D-моделей до операции, время операции может быть сокращено более чем на 35 минут. В зависимости от процедуры это может привести к экономии в несколько тысяч долларов США, измеряемой стоимостью минуты в операционной. 

Ссылаясь на предыдущий пример реконструкции орбитального дна со стоимостью от 22 до 133 долларов США за минуту в операционной, это означает снижение затрат в общей сложности от 1488 до 3720 долларов США.

Ортогнатическая хирургия 

Еще одной важной областью в черепно-челюстно-лицевой хирургии, где цифровые рабочие процессы широко внедрены в Университетской клинике Базеля, являются ортогнатические операции. Процесс начинается с компьютерной томографии для получения трехмерных цифровых данных. Кроме того, выполняется интраоральный снимок, чтобы совместить его с анатомией челюсти пациента.

"Благодаря цифровой информации мы можем знать точное положение верхней и нижней челюсти перед операцией. Это позволяет нам также изготавливать на 3D-принтерах шины для послеоперационного лечения", - объясняет доктор Тирингер.

От анатомических моделей к хирургическим шаблонам: преимущества 3D-печати в черепно-челюстно-лицевой хирургии"В некоторых исследованиях мы сравнили классический рабочий процесс с цифровым и смогли показать, что время производства значительно улучшилось", - Флориан М. Тирингер. 

3D-печать в образовательных целях 

"Мы используем 3D-печать не только для лечения и операций, но и для обучения. Например, создавая модели, на которых студенты могут оперировать. 3D-печать позволяет нам моделировать практически все виды патологий", - объясняет Флориан Тирингер. 

Для обучения будущих врачей и хирургов в 2015/16 году в сотрудничестве с кафедрой радиологии и коллегами-хирургами, была основана междисциплинарная лаборатория 3D-печати в Университетской клинике Базеля.

От анатомических моделей к хирургическим шаблонам: преимущества 3D-печати в черепно-челюстно-лицевой хирургииЭто позволяет студентам, врачам и инженерам проводить исследования по таким темам, как "умные" имплантаты, инновационные технологии устройств или минимально инвазивные методы хирургии, при этом находясь в непосредственном контакте с реальными случаями из жизни хирургов с использованием технологий 3D-печати.

"Мы хотели создать инфраструктуру открытой лаборатории, где врачи могут встречаться для обсуждения клинических случаев с клиническими инженерами, медицинскими экспертами и студентами. Лаборатория облегчает процессы лечения, которые были бы невозможны без 3D-принтеров непосредственно в месте оказания медицинской помощи", - Флориан М. Тирингер. 

Начните использовать 3D-печать в медицине уже сегодня!

Подводя итог, можно сказать, что основными преимуществами 3D-печати в челюстно-лицевой хирургии являются, по словам доктора Флориана Тирингера, следующие:

  • Предоперационная подготовка позволяет повысить точность хирургического вмешательства
  • Значительное сокращение времени и затрат
  • Менее инвазивные процедуры
  • Лечение с учетом индивидуальных особенностей пациента
  • Повышение безопасности пациентов, сокращение продолжительности пребывания в стационаре
  • Меньше осложнений
  • Практическое обучение и тренинг

"Благодаря 3D-печати у нас появился очень мощный инструмент, который приносит инновации в оказания медицинской помощи", - Флориан М. Тирингер.

Будем держать Вас в курсе новостей!

Ваша команда iGo3D Russia 

Наши группы в социальных сетях:

Telegram

VKontakte

YouTube

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

3
Комментарии к статье