Системный подход к обеспечению лечения сложных больных
Применение 3D-технологии в медицине давно стало привычным по отношению к проектированию и печати индивидуальных изделий, но вариантов использования технологии намного больше: в частности, при необходимости применения системного подхода к интерпретации исследований, планированию и проведению операции для лечения особо сложных пациентов. В предлагаемом подходе описаны возможности прикладного использования 3D - технологий в сложных клинических случаях, основанных на многолетней работе с больными, которым было проведено многократное хирургическое вмешательство, оказавшееся малоэффективным, а также с пациентами, у которых осложнено установление патологии и, соответственно, откладывается лечение.
Прежде всего, важно отметить, что объем проводимого исследования обычно ограничивается областью патологии. Так при жалобах на коленный сустав компьютерную томографию (КТ) проводят, только этого сустава, хотя он и находится в взаимозависимости с позвоночником, тазобедренным и голеностопным суставами. Первым шагом комплексного подхода к лечению пациента становится расширение области исследований, а для полноты данных - проведение КТ с нагрузкой, что помогает увидеть картину поражения конечности в целом. При проведении КТ с нагрузкой важно соблюсти привычное положение больного, стремление поставить пациента в «правильное положение» может изменить результат.
И если первичная клиническая позиция при определении патологии формируется врачом при очном приеме пациента, то единственным инструментом биоинженера становится программа и числовые расчеты с построением цифровых моделей проведенных исследований и их сопоставление(см.рис.1,2),расставлением горизонтальных и вертикальных осей (см.рис.3,4), проведением измерений анатомических и механических углов во фронтальной и саггитальной плоскостях (см. рис.5-8).
Важно помнить, что планирование операции и проектирование индивидуального имплантата — это совместная работа биоинженера и врача. Только такая комбинация будет залогом успеха, ведь врач не всегда имеет инженерные знания, а биоинженер не имеет представления об особенностях хирургического доступа и самого вмешательства, видя только костные структуры в трехмерном пространстве.
Расчет биоинженера всегда требует интерпретации врача, а, следовательно, тесного их взаимодействия, при котором первичный расчет дополняется, по решению врача, особенностями остеотомии костей или коррекции формы суставов и их положения в пространстве (см. рис. 9,10), определением углов ротации (см.рис.11,12), построением ротационного профиля (см.рис.13), установлением напряжения стоп (см. рис. 14). Такая оценка позволяет максимально точно определить патологию опорно-двигательного аппарата и приступить к планированию операции.
Сформировалось мнение, что планирование операции совместно с биоинженером должно привести к созданию индивидуального имплантата, однако планирование может служить и подспорьем в определении методики операции, оценке ее реализуемости, создании вспомогательных инструментов.
Рассмотрим пример планирования корректирующей операции при патологии локтевой кости (исходное состояние - рис. 15). В ходе работы были определены: хирургический доступ, положение пациента на столе, возможность применения вспомогательного инструментария и целесообразность использования индивидуальной конструкции. Решением стало применение индивидуальных опилочных шаблонов и стандартной пластины(см. рис. 16, 17 - размещение плоскостей опила кости для дальнейшего сопоставления костных фрагментов, рис. 18,19 - внешний вид кости после сопоставления фрагментов, рис. 20 - совмещение здоровой кости (выделено зеленым) и кости после сопоставления фрагментов). Опил при таком вмешательстве требует особой точности, а операционное пространство очень ограничено, поэтому требует создания вспомогательного инструмента для опила кости - направителей, надеваемых на края кости после первичного опила (см.рис.21).
Печать уже спроектированных изделий, казалось бы, самое простое во всем процессе, имеет массу тонкостей, как при самой печати, так и при проведении финишной обработки. Важно понимать, что 3D-принтер реализует стратегию изготовления, заданную технологом, поэтому и результат зависит в первую очередь от технолога, который при сомнениях в возможности достижения высокого качества и требуемых свойств спланированной конструкции - конечного изделия - направляет рекомендации по изменению конструкции, что приводит к дополнительному этапу корректировки планирования и проектирования.
Кроме того, важно помнить о свойствах материала и конечных изделий. При использовании сырья с одним составом (Ti6Al4V) разные методы изготовления придают конечным изделиям разные свойства, соответственно, и применимость конечных изделий должна определяться, исходя из технических характеристик и нагрузок планируемой к имплантации области. Так, на длинные кости с двунаправленными боковыми нагрузками, 3D-печатное изделие устанавливать опасно. Врачи, применяя стандартные литьевые изделия, непосредственно в операционной механически придают им законченную форму, изгибая и скручивая так, как это требуется. Печатные же изделия механически деформировать нельзя, поскольку свойства их жесткости выше, а упругость значительно ниже и изгиб приведет к поломке имплантата (пластины) или создаст на поверхности микротрещины, которые также приведут к его отсроченной поломке, но только в теле пациента в отдаленном послеоперационном периоде. Эпюры статического перемещения представлены на рис. 22,23.
Очень важная часть в работе над проектом - анализ результатов, т.е. сопоставление плана операции и фактического расположения изделия после вмешательства. Однако, далеко не все врачи готовы провести такую работу совместно с инженером и причин тому может быть великое множество - от повседневной загруженности до убеждений.
С нашей точки зрения, анализ результата должен проводится в каждом клиническом случае, поскольку он является важным инструментом профессионального роста и партнера по 3D-сопровождению, и оперирующего доктора, помогая формировать базу знаний, принимать обоснованные решения в использовании современной технологии и принести огромную пользу в обеспечении высокого уровня лечения пациентов (см. рис. 27-32).
Рис.1 Визуализация КТ 3-х суставов
А – в привычном для пациента положении В - с нагрузкой позвоночника
Рис.5 Анатомические углы бедренных и большеберцовых костей во фронтальной и сагиттальной плоскостях КТ без нагрузки
Рис.6 Анатомические углы бедренных и большеберцовых костей во фронтальной и сагиттальной плоскостях КТ с нагрузкой
Рис. 7 Механические углы бедренных и большеберцовых костей во фронтальной и сагиттальной плоскостях КТ без нагрузки
Рис. 8 Механические углы бедренных и большеберцовых костей во фронтальной и сагиттальной плоскостях КТ с нагрузкой