Группа исследователей из клиники Майо, Технологического института Джорджии и Медицинского университета Южной Каролины напечатала на 3D-принтере недорогой экспериментальный симулятор позвоночника для хирургов.
Цель исследования — повысить осведомленность о недостатке современных хирургических альтернатив традиционным методам обучения, которые могут быть неудобными, недоступными и несовместимыми с системами интраоперационного нейромониторинга (ИОНМ).
Предлагая недорогую альтернативу, команда создала тренировочную модель с боковым доступом (LATM), в которой представлены поясничные позвонки, напечатанные на 3D-принтере и проверенные на предмет анатомической точности.
Аддитивное производство нашло свое место в медицинском секторе, особенно в отношении улучшения хирургического обучения и результатов. Хирургия позвоночника ничем не отличается: технология обещает повысить эффективность операций и лечения позвоночника.
Что касается лечения, то исследователи из Миннесотского университета разработали прототип 3D-печатного каркаса с живыми клетками, который потенциально может восстановить некоторые функции пациентов с травмами спинного мозга, а ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего успешно напечатали на 3D-принтере двух миллиметровый имплантат спинного мозга для восстановления повреждений спинного мозга у крыс. Совсем недавно компания Matricelf, занимающаяся регенеративной медициной, успешно испытала первый в своём роде имплантат ткани спинного мозга, напечатанный на 3D-принтере, который позволил парализованным мышам снова ходить.
Что касается улучшения хирургического обучения и результатов, то автономная 3D-печатная система Anterior Spin Truss от компании 4WEB Medical, выпускающая ортопедические имплантаты, обеспечивает хирургам большую уверенность во время операций на позвоночнике, а разработчик 3D-печатных ортопедических устройств Orthofix Medical разработал свою распорную систему FORZA Ti PLIF, предназначенную для использования в операциях заднего поясничного межтелового спондилодеза.
Минимально инвазивный латеральный поясничный межтеловой спондилодез (LLIF) является относительно недавней разработкой в хирургии позвоночника, обеспечивая минимально инвазивный доступ для непрямой декомпрессии нерва и коррекции дегенеративных деформаций поясничного отдела позвоночника, избегая проблем и рисков традиционных подходов. Однако этот метод требует специализированной команды и современного оборудования, а текущее обучение, как правило, ограничивается классическими образовательными моделями и лабораториями трупов, которые могут быть неудобными, недоступными и дорогими.
Чтобы подчеркнуть отсутствие существующих альтернатив обучения, исследование группы было направлено на создание полностью синтетического и недорогого концептуального тренажера для боковой поясничной хирургии. Перед изготовлением модели команда опросила нескольких нейрохирургов, инженеров, медсестер и отраслевых партнеров, хорошо разбирающихся в процедуре LLIF, чтобы предоставить критически важную информацию о визуальной, тактильной и слуховой обратной связи, необходимой для модели.
LATM состоит из корпуса туловища, модуля позвоночника и функции IONM, а также оснащен функциональными поясничными позвонками, напечатанными на 3D-принтере из АБС-пластика. Позвонки были проверены на анатомическую точность и совместимость с рентгеноскопией, медицинской процедурой, которая в реальном времени снимала видео движения внутри части тела. По словам исследователей, преимущество использования 3D-печатного ABS заключается в том, что он хорошо работает с инструментами для позвоночника.
Кроме того, LATM фиксирует отдельные напечатанные на 3D-принтере позвонки и таз с помощью гибкой полимерной трубки, помещенной в позвоночный канал. Текальный мешок и нервная ткань располагаются внутри позвоночного канала, а это означает, что наличие поддерживающей конструкции в этой области не мешает работе модели, поскольку позвоночный канал никогда не должен нарушаться во время LLIF.
Модель работает в тандеме с новым алгоритмом моделирования нейромониторинга, который был разработан для обучения младших хирургов неврологическим осложнениям. По словам команды, хирургические симуляторы с 3D-печатью потенциально могут сократить время обучения операциям LLIF, обеспечить предоперационную практику и, в конечном итоге, улучшить результаты лечения пациентов.
Эксперты, опрошенные в начале процесса проектирования, дали единодушные положительные отзывы о LATM, отметив тренажер как первый шаг к обеспечению надежной и недорогой базовой тренировки бокового поясничного отдела позвоночника. Несмотря на то, что в нем отсутствуют некоторые анатомические особенности, симулятор предлагает новые возможности обучения боковым хирургическим доступам на поясничном отделе, а также закладывает основу для создания будущих моделей.
Команда заявила, что последующие итерации могут повлиять на будущее индивидуализированной медицины, предоставив недорогие, реалистичные и настраиваемые модели, что впоследствии приведет к повышению безопасности пациентов и улучшению хирургических результатов.
Дополнительную информацию об исследовании можно найти в статье под названием «Создание экспериментального 3D-печатного симулятора бокового доступа к позвоночнику», опубликованной в журнале Cureus. Соавторами исследования являются М. Пуллен, Ф. Валеро-Морено, С. Раджендран, В. Шах, Б. Брюно, Дж. Мартинес, А. Рамос-Фреснедо, А. Хинонес-Инохоса и У. Фокс.