Ростовцев В.В., Хромых К.А., Красюков П.А.

Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко

ЗАМЕЩЕНИЕ ДЕФЕКТОВ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ ПОМОЩИ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ.

Восстановление костных структур при различных патологических процессах является наиболее актуальной проблемой современной черепно-челюстно-лицевой хирургии. Ведущую роль в восстановительной хирургии лицевого скелета занимают костно-пластические операции при дефектах костной ткани. Последствия огнестрельных ранений и оперативных вмешательств по поводу опухолей, неогнестрельных травм и их последствий, остеомиелита, вызывают значительные нарушения функции и обезображивание мягких тканей зоны лица. Поэтому, на протяжении последнего столетия ведется активный поиск новых эффективных методов устранения дефектов костной ткани.

Внедрение компьютерных технологий позволяет превратить планирование и проведение имплантации в точный, прогнозируемый и безопасный процесс, который не только снижает риск развития осложнений в постоперационном периоде у пациентов, но и значительно упрощает работу хирурга.

Использование при планировании программного обеспечения Simplant OMS позволяет не только спланировать процесс операции, но и моделировать индивидуализированные имплантаты для замещения дефектов костной ткани.

Планирование реконструктивного оперативного вмешательства можно представить в виде последовательности выполнения следующих мероприятий: выявление и анализ объемных характеристик дефекта, определение количества утраченных тканей, решение вопроса о выборе трансплантата, определения донорского участка или источника другого материала, способа переноса и фиксации пластического материала.

Имея 3d модель врач имеет возможность более достоверно оценить анатомические особенности конкретного пациента, локализацию, границы и распространенность патологического процесса, спланировать объем оперативного вмешательства, оценить результаты проведенного лечения.

Так, например, для проведения операции резекции костной ткани и замещения индивидуализированным имплантатом происходит определение параметров имплантата путем наложения на полученный дефект математических параметров симметричной здоровой ткани, полученных компьютерным преобразованием, адаптации контактных поверхностей имплантата к воспринимающему ложу сохраненного фрагмента челюсти, путем разностной оценки параметров резицированной и здоровой частей. В результате получаются объемные параметры имплантата. Изготавливают имплантат путем передачи параметров на устройство автоматического прототипирования. Данная методика позволяет изготовить индивидуализированный имплантат для восполнения планируемого дефекта за одну операцию.

Осуществление способа происходит на функционировании завершенной открытой интегрированной технологической системы, состоящей из ряда секторов.

Сектор клинической хирургии - клиника, которая является первым (обследование, установление клинико-рентгенологического и морфологического диагноза) и последним звеном (оперативное лечение - удаление опухоли и восполнение дефекта) технологической цепи;

Сектор компьютерной томографической диагностики;

Сектор компьютерного проектирования и моделирования;

Экспериментально-производственный сектор.

Система функционирует на основании математической интеграции всех звеньев – секторов.

Функция первого звена: обследование пациента, постановка клинико-рентгенологический и морфологического диагноза, обозначениет задачи и объем компьютерного томографического исследования.

Функция второго звена: проведение компьютерного томографического исследование тканей по специальной методике, учитывающей билатеральность (парность), синтопию и топографию анатомии человека. Данные от компьютерного томографа (КГ) по стандартному интерфейсу dicom передаются на рабочую станцию, в которой производят регистрацию изображений и синтез 3D массива томографических данных. Выделяют необходимый участок для операционной математической обработки. Послойный, оцифрованный набор сечений (пакет файлов) в формате .iges экспортируют в персональная электронно-вычислительная машина.

Функция третьего звена: ПЭВМ принимает компьютерную математическую информацию. Проводится сегментацию ткани. Выделяются необходимые сегменты и формируются их триангулярные поверхности. В системе автоматического проектирования (CAD/CAM) определяют объемные математические параметры резицируемого участка или места дефекта костной ткани. Математически планируются операция для необходимого объема костных тканей: границы резекции и формы воспринимающего ложа для будущего имплантата. На полученный в результате математической резекции дефекта налагают параметры симметричной здоровой ткани, полученной зеркальным симметрическим компьютерным преобразованием. Путем разностной оценки параметров резецированной и здоровой части нижней челюсти определяют параметры имплантата. После удовлетворительной оценки синтезированные объемные математические параметры мы получаем в файлов в формате .stl.

По спроектированному математическому образу создают имплантат из биосовместимого материала посредством прототипирования. При необходимости: а) стереолитографическую модель используют для изготовления формообразующей оснастки, в которой формируют имплантат из биосовместимого материала; б) формообразующую оснастку изготавливают, минуя стадию изготовления мастер-модели.

Изготовленный имплантат подвергают стерилизации и помещают в специальную упаковку готовым к использованию, хранению и транспортировке.

Завершающая стадия реализации способа (хирургическая клиника):

В клинике проводят операцию - резекции фрагмента и восстановительную - восполняют дефект индивидуализированным прецизионным имплантатом. В послеоперационном периоде проводят контрольную компьютерную томографию;

Техническим результатом является снижение травматичности, сокращение времени операции, количества и этапов операции, сроков лечения и реабилитации при лечении новообразований и реконструктивных операций.

Литература

1. Бернадский Ю.И. Травматология и восстановительная хирургия черепно-челюстно-лицевой области. - 3-е изд., перераб. и доп., - М.: Медицинская литература;

2. Плотников Н.А., Сысолятин П.Г., Безруков В.М. Современные проблемы конструктивно-реконструктивной хирургии челюстно-лицевой области // Конструктивные и реконструктивные костно-пластические операции в челюстно-лицевой области. - Москва. 1985;

3. Шалумов А.-С.З., Люшанов М.А., Бажанов Н.Н., Тер-Асатуров Г.П., Филимонов Г.П. Способ изготовления трансплантата для устранения дефектов и деформаций опорных тканей лица // Стоматология. – 1998;

4. Швырков М.Б., Афанасьев В.В., Стародубцев В.С. Неогнестрельные переломы челюстей. – М.: Медицина. – 1999г;

5. Bell W. Modern practice in orthognathic and reconstructive surgery. - 1992;

6. Bernd Spiess. Internal fixation of the mandible. – Springer-Verlag.- 1989;

7. Hammer B. Orbital Fractures: diagnosis, operative treatment, secondary corrections. - Hogrefe & Huber Publishers. - 2001;

8. Schmelreisen R., Schliephake. Interdisciplinary microvascular reconstruction of maxillary, midfacial and skull base defects // Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. – 1998.