Группа исследователей из Китая и США использовала 3D-печать для создания моделей таза бедра с переломом бедра в масштабе 1:1, чтобы помочь в хирургическом лечении переломов вертлужной впадины.
В ходе исследования исследователи сравнивают традиционные методы контурирования пластин во время операции с использованием предварительно контурированных пластин в соответствии с физическими 3D-моделями таза. В статье представлено использование как 3D-печати, так и виртуального моделирования в предоперационном планировании переломов вертлужной впадины.
В конечном счете, исследователи полагают, что 3D-печать может помочь хирургам-ортопедам сократить время и улучшить клинические результаты хирургического вмешательства.
Перелом вертлужной впадины - это разрыв в области гнезда тазобедренного сустава типа «шарик и гнездо». Переломы вертлужной впадины в обеих колоннах относятся к случаям, когда вся несущая суставная поверхность отсоединяется от крестцово-подвздошного сустава. Исследователи объясняют, что они являются наиболее серьезным и вторым наиболее распространенным типом переломов вертлужной впадины. Согласно опубликованной статьи, «приблизительно 21 процент всех переломов вертлужной впадины с участием обеих колонок вертлужной впадины требует хорошего сокращения и стабильной внутренней фиксации для предотвращения посттравматического артрита и достижения превосходных клинических результатов».
Тем не менее, хирургическое лечение переломов вертлужной впадины с двумя столбцами является трудным делом из-за сложной структуры переломов вертлужной впадины и её искривленной поверхности. Традиционные операции при переломах вертлужной впадины ограничены небольшим количеством передних доступов и требуют контурной обработки пластин в середине операции, что увеличивает время операции, а также кровопотерю.
Исследователи идентифицируют технологию 3D-печати как потенциальный путь, помогающий хирургам понять форму фрагментов перелома и моделировать сокращение перелома, особенно при сложных переломах вертлужной впадины. «Технология трехмерной 3D-печати быстро развивается и широко используется в клинических приложениях, потому что она легко доступна с точки зрения оборудования и стоимости», - добавляют авторы.
3D-печать может помочь в хирургическом вмешательстве при переломах вертлужной впадины в обеих колонках посредством виртуальных предоперационных симуляций с 3D-печатью, масштабированных моделей таза 1: 1 для предварительного контурирования пластин. Объясняя преимущества и недостатки этого процесса, исследователи утверждают, что, «предыдущие исследования показали, что применение технологии 3D-печати в хирургическом лечении переломов вертлужной впадины может значительно сократить время операции и кровопотерю, но не может обеспечить снижение перелома значительно лучшего качества".
Исследователи полагают, что с технологией 3D печати хирурги-ортопеды смогут сократить время операции, улучшая при этом клинические результаты, такие как качество послеоперационного перелома, функция тазобедренного сустава и частота осложнений.
Действительно, 3D-печать ранее успешно применялась в различных типах операций на бедре. В конце 2019 года компания LOGEEKs Medical Systems (MS - http://3dmed.logeeks.ru/) показала, что ее 3D-печатные имплантаты использовались в реконструктивно-восстановительной хирургии тазобедренного сустава в сочетании с имплантацией костной пластики. За год до этого хирурги из Флориды также провели операцию по замене тазобедренного сустава с использованием 3D-печатных имплантатов от ConforMIS (https://www.conformis.com/), компании, занимающейся медицинскими технологиями, расположенной в штате Массачусетс.
Для своего исследования команда провела рандомизированное проспективное исследование случай-контроля 40 пациентов с диагнозом перелома вертлужной впадины с двумя столбцами в период с сентября 2013 года по сентябрь 2017 года. Двадцать пациентов были выделены в группу 3D-печати, а остальные 20 пациентов были выделены к обычному методу группы с использованием блочной рандомизации.
Метод виртуальной симуляции и 3D-печати моделей фрагментов перелома включал сохранение топографических изображений таза каждого пациента в виде файлов цифровой визуализации и коммуникации в медицине (DICOM). Затем они были импортированы в MIMICS, медицинское программное обеспечение для обработки трехмерных изображений, разработанное компанией Materialize (https://i.materialise.com/en). Фрагменты трещин были анатомически сокращены с помощью функции репозиции, а затем экспортированы в виде файлов STL и импортированы в программное обеспечение Materialise Magics для фиксации и создания поддержки.
Окончательный STL-файл был затем напечатан в 3D и использован для предварительного контурирования пластин для хирургического вмешательства, при этом длина винтов была измерена с использованием трехмерной модели уменьшенного полушария таза. После хирургического моделирования предварительно очерченные анатомические пластины и винты были продезинфицированы и использованы для помощи в операциях на вертлужной впадине.
Оценивая результаты, исследователи увидели, что виртуальное моделирование и 3D-печать являются более эффективным методом по сравнению с традиционными методами лечения переломов вертлужной впадины: «Мы обнаружили, что качество послеоперационного перелома и функция тазобедренного сустава в группе 3D-печати были значительно лучше, чем в традиционной группе методов […]. Модели с уменьшенным объемом полушария таза, напечатанные на 3D-принтерах, могут помочь в анатомическом предварительном контурировании пластин, чтобы получить хорошее качество уменьшения переломов и функцию тазобедренного сустава и снизить риск травматического артрита […] Время операции, время инструментария и время интраоперационной флюороскопии были значительно короче, а кровопотеря и переливание крови были значительно меньше в группе 3D-печати, чем в группе с традиционными методами».
Статья «Хирургическое лечение переломов вертлужной впадины с двумя столбцами с использованием предоперационного виртуального моделирования и трехмерной печати» (https://journals.lww.com/cmj/FullText/2020/02200/Surgical_treatment_for_both_column_acetabular.4.aspx) опубликована в журнале «Chinese Medical Journal».