Plánování operace pomocí 3D tisku v praxi – kazuistika

Podle týmu pod vedením Ronnyho Grunerta je výhodou 3D tisku simulace individuálních defektů a situace u konkrétních pacientů. Autoři článku prezentují ilustrativní případ 38letého muže s posttraumatickou ztuhlostí loketního kloubu a souvisejícími kostními patologiemi – osteofyty a osifikacemi. Pacient utrpěl po pádu z přibližně desetimetrové výšky Monteggiovu lézi – zlomeninu ulny s luxací proximálního radia.

Po roce od chirurgické osteosyntézy olekranonu a repozice hlavice radia se u pacienta i přes intenzivní fyzioterapii zastavil rozsah pohybu na extenčním/flexním úhlu 0/40/135°. Rentgenová a CT vyšetření ukázala správně zhojenou zlomeninu olekranonu, avšak s velkým množstvím radiálně a ulnárně vystupujících osteofytů.

3D model pomáhá pochopit souvislosti i anatomii

Vzhledem k tomu, že pomocí CT obrazu nebylo možné přesně lokalizovat polohu nejvíce překážejícího kostního výrůstku, rozhodl se Grunertův tým vytvořit 3D model, na kterém by dokázal klíčové kostní struktury lépe analyzovat.

Pacienta naskenovali pomocní multispirálního CT s tloušťkou snímkování 1 mm podle standardního nemocničního protokolu. Z tomografického zobrazení byly následně pod dohledem ortopeda a biomedicínského inženýra vyextrahovány potřebné snímky (viz obr. 1), ze kterých byla vypočtena 3D síť pro digitální model (viz obr. 2) a tato data odeslána do 3D tiskárny.  

Obr. 1  Segmentace anatomických struktur pomocí CT snímků

Obr. 2  Virtuální 3D model v softwaru pro 3D tisk

Na vytištěném modelu pacientova lokte z biokompatibilního polyamidu následně lékaři provedli simulovanou operaci (viz obr. 3). Odstraňovali jednotlivé osteofyty, dokud nebyla obnovena volná pohyblivost kloubního spojení. Při reálném zákroku tak už přesně věděli jak postupovat a mohli určit optimální a nejšetrnější strategii operace (viz obr. 4).

Obr. 3  Předoperační simulace zákroku

Obr. 4  Porovnání 3D modelu s reálnou situací při operaci

Výsledek zákroku přesně odpovídal provedené simulaci na 3D modelu. Rok po operaci pacient dosáhl rozsahu na extenčním/flexním úhlu 0/20/130°. Z hlediska komunikace s lékaři mu model umožnil získat představu o plánovaném chirurgickém výkonu a realisticky nastínit jeho cíle.

Obr. 5  Využití 3D vytištěného modelu lopatky pacienta k předoperačnímu natvarování osteosyntetické dlahy. K tvorbě modelu byla využita CT data z lopatky ze zdravé strany, která byla postprocesingově zrcadlově otočena.
      

Obr. 6  Rtg snímky hlezenního kloubu s 3D tištěnou náhradou kosti hlezenní vyrobenou na míru pacienta
    

Zvýšení kvality výkonů i spokojenosti pacientů

Pomocí 3D tisku i softwarové simulace lze provést přesné plánování komplikovaných operačních výkonů. Haptické modely nabízejí chirurgům možnost snížit dobu nácviku postupu a eliminovat intraoperační komplikace. Mohou sloužit ke zlepšení teoretických znalostí i k tréninku praktických dovedností, a tím vést ke zvýšení kvality výkonů i k větší spokojenosti a spolupráci pacientů.

Výhody využití 3D modelace:

• předoperační plánování
• kontrola postupu při zákroku
• pooperační kontrola
• konzultace s pacienty
• implantace 3D tištěných titanových implantátu vyrobených na míru pacienta

Článek vznikl ve spolupráci s Fakultní nemocnicí Brno. 

(jko)

Zdroje:
1. Grunert, R., Winkler, D., Frank, F. et al. 3D-printing of the elbow in complex posttraumatic elbow-stiffness for preoperative planning, surgery-simulation and postoperative control. 3D Print Med2023; 9 (1): 28, doi: 10.1186/s41205-023-00191-x.
2. Pešl T., Havránek P. Monteggia lesions in the growing skeleton: principles of therapy. Acta Chir Orthop Traumatol Cech 2010; 77 (1): 32–38, doi: 10.55095/achot2010/005.
3. 3D tisk ve zdravotnictví: převratná technologie přesahující rozšířenou a virtuální realitu. FN Brno, 30. 10. 2023. Dostupné na: www.fnbrno.cz/3d-tisk-ve-zdravotnictvi-prevratna-technologie-presahujici-rozsirenou-a-virtualni-realitu/t7756
4. Česká společnost pro 3D tisk v medicíně. Dostupné na: https://3dmedicalprint.cz.