Fluoroskopicky kalibrovatelné 3D tištěné nástroje zvyšují přesnost osteotomie při resekci nádorů v blízkosti kloubů

Kloub šetřící operace

Moderní zobrazovací techniky a počítačová modelace umožňují lékařům předem určit přesné hranice osteosarkomů a stanovit tak detailní plán, podle kterého budou při jejich resekci postupovat. Pacientům tak zachrání jak původní kloub, tak jeho funkčnost.

Stále častěji při tom chirurgové využívají kombinace pokročilých zobrazovacích technik a 3D tisku, pomocí kterého vytvářejí speciální nástroje navržené na míru konkrétnímu pacientovi. V průběhu operace je pak lékaři uchytí k operované kosti a mohou provádět precizní resekci nádoru na konkrétních místech a pod přesnými úhly.

Pokročilejší zobrazovací metody ale zároveň odhalují i zdánlivě drobné nepřesnosti v technickém provedení na první pohled bezchybného operačního plánu. Pokud je například povrch kosti málo upraven a jsou na něm zbytky měkkých tkání, můžou se objevit drobné odchylky v upevnění používaného nástroje. Maximální přesnost je přitom pro úspěšnou operaci klíčová.

Fluoroskopické kalibrování polohových značek

Výzkumný tým z Pekingské univerzity proto navrhl personalizovaný 3D tištěný nástroj pro resekci osteosarkomů, který lze přesně umístit pomocí fluoroskopicky kalibrovatelných polohových značek.

Jedná se v podstatě o běžný chirurgický nástroj z 3D tiskárny, do něhož je však implementováno několik kovových čepů. Ty představují předem zkalibrované značky orientované v různých polohách a směrech.

Chirurg nástroj nejprve umístí do místa zákroku a následně pomocí rentgenu, kterým je vybavena většina operačních sálů, upraví jeho polohu tak, aby se všechny markery na snímcích zobrazily jako drobné tečky. Pokud se některý z nich zobrazí jako čárka, je jeho umístění nepřesné.

Testování na simulovaných operacích

Testování nového nástroje probíhalo v rámci tří sérií simulovaných osteotomických operací, při kterých lékaři využili vždy tři syntetické modely levého kolenního kloubu SYNBONE. První tři zákroky prováděl chirurg metodou volné ruky, další tři operace byly provedeny pomocí konvenčních personalizovaných nástrojů bez kalibračních markerů. Nakonec byly otestovány nástroje s fluoroskopicky kalibrovatelnými značkami. Výsledky pak byly zhodnoceny na základě postresekčních CT snímků a statistické analýzy rozptylu ANOVA.

Nástroje na míru každému pacientovi

Resekce při použití fluoroskopicky kalibrovaného nástroje vykazovala průměrnou odchylku polohy řezu 2,66 mm. Při použití konvenčních vodicích nástrojů přitom průměrná odchylka činila 4,58 mm, při použití metody volné ruky dokonce 6,36 mm. Obdobné odchylky pak ukázaly i měření přesnosti hloubky nebo úhlu resekce.

Podle autorů studie proto použití fluoroskopicky kalibrovaných 3D nástrojů vytištěných na míru pacientovi výrazně zlepšuje přesnost osteotomie při resekci nádorů v blízkosti kloubů. K uchycení fluoroskopicky kalibrovatelného nástroje je navíc v porovnání s běžnými nástroji potřeba jen minimální odstranění okolních měkkých tkání, což ve výsledku přispívá k lepšímu hojení rány. Stejně tak použití kalibrovatelných nástrojů vyžaduje jen nepatrný nárůst času i finančních nákladů na výrobu a předoperační přípravu než běžné nástroje.

Autoři studie však připouštějí, že jejich výzkum nezahrnoval situace, kdy nádor zasáhne také měkké tkáně v okolí kosti. Osteosarkomy se navíc mohou kromě blízkosti kloubů vyskytovat také např. v oblasti pánve. Výzkum nebral v potaz ani jiné rapidně se rozvíjející možnosti léčby, například roboticky asistovanou chirurgii. Podle vědců je proto nezbytné provést další experimenty a klinické studie, které účinnost a aplikovatelnost fluoroskopicky kalibrovatelných nástrojů potvrdí.

(jko)

Zdroj: Wang, C., Huang, S., Yu, Y. et al. Fluoroscopically calibrated 3D-printed patient-specific instruments improve the accuracy of osteotomy during bone tumor resection adjacent to joints. 3D Print Med 2024 Apr 24; 10 (1): 15, doi: 10.1186/s41205-024-00216-z.