Металлическая 3D-печать для полной реконструкции костей нижней челюсти

Всемирно известная фирма, специализирующаяся на метрологии, стала автором некоторых замечательных проектов в области 3D-печати - от создания глазничного имплантата для операции в Непале и до 3D-печатных деталей для яхты Land Rover BAR, выступающей в Кубке Америки, и это еще далеко не все их достижения.

Сейчас компания представила материалы по своему новому клиническому исследованию, а именно недавнему проекту в области металлической 3D-печати, в ходе выполнение которого они смогли найти решение и помочь медицинским специалистам в области протезирования и челюстной хирургии из Госпиталя Уэльского Университета (University Hospital of Wales, UHW) с реконструктивной работой челюстного аппарата для больного раком, у которого была удалена часть нижней челюсти.

Пациентом был 60-летний мужчина с раком полости рта, решением проблемы занимались непосредственно доктор Келлен Томас (Dr. Cellan Thomas), как челюстно-лицевой хирург, и консультант по реставрационной стоматологии, доктор Лиам Адди (Dr. Liam Addy). Их план состоял в том, чтобы восстановить левую сторону нижней челюсти двумя секциями, собранными из костного препарата, полученного из малоберцовой кости пациента. Для этого им, чтобы удерживать части от малоберцовой кости здоровыми участками челюсти, в то время как кость будет приживаться, понадобился имплантат нижней челюсти.

Доктора Томас и Адди приняли самые строгие меры для контроля окружающей среды для процесса изготовления и операции, выбирая создание трехмерного печатного имплантата и направляющих для резки и сверления. При этом они также были новаторами нового способа подготовки и проведения операций в UHW, и в этом случае для процедуры, которая является редкой, им потребовалась команда из десяти медицинских специалистов.

Доктор Томас уже знал о преимуществах трехмерной печати, включая ее высокую точность, прочность, гибкость и многое другое. Их план состоял в том, чтобы иметь три направляющих и направляющих для сверления, а также имплантат нижней челюсти.

В отчете компании относительно этого сложного клинического случая, отмечается, что большинство больниц по-прежнему полагаются на собственные протезные группы, производящие собственные имплантаты, используя для этого традиционные методы. Однако компоненты, полученные путем обычного создания формы вручную и ее последующей сварки, могут иметь высокую степень вероятности разрушения деталей в ходе операции. В UHW хотели максимально избежать этого риска и исходя из этого использовали аддитивную технологию, которая позволяет создавать и строить специфические и чрезвычайно сложные в части геометрии компоненты в виде отдельных деталей.

Доктора Томас и Адди, для точного аддитивного изготовления и помощи создании необходимых для этого цифровых файлов и всей сопроводительной документации, тесно работали с Международным центром дизайна и исследований (International Centre for Design and Research, PDR), мировым лидером в области конструирования, дизайна и прикладных исследований со штаб-квартирой в Кардиффском столичном университете (Cardiff Metropolitan University). Трехмерное планирование было частью того, что сделало лечение успешным, а сама медицинская команда использовала комплекс CAD/CAM suite. Информация от компьютерного томографа была преобразована с использованием программного обеспечения Materialize Mimics, а затем данные были перенесены в программное обеспечение FreeForm Plus, предпочитаемым для использования в подобных случаях доктором Домиником Эггбергом (Dr. Dominic Eggbeer), научным сотрудником PDR. Д-р Эггберг пользуется FreeForm настолько часто и успешно, что называет его не иначе как «цифровая глина».

Файлы .stl были отправлены на производственные мощности за пределами Кардиффа, в результате на их системах аддитивного производства типа AM250 из титана были напечатаны пять компонентов. После печати они были проверены на соответствие стандарту ISO 10993, часть 1 (Прим. переводчика: В РФ для этой процедуры действует стандарт ГОСТ ISO 10993-1-2011 "Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 1. Оценка и исследования.").

Специалисты из PDR также помоги доктору Томасу, создав 3D-дизайн для направление режущего инструмента, чтобы он мог точно удалять участки кости и сосудистой ткани.

Непечатная методом прецизионной печати направляющая устанавливала фибулу только в одном месте, что устранила любую возможную ошибку, а сопрягаемая поверхность направляющей была идеальной по контуру, чтобы соответствовать препарату малоберцовой кости с временными винтами, удерживающими направляющую строго на определенном месте.

Направляющие, для обеспечения окончательной фиксации винтов, включали в себя инновационную конструкцию для сборки, включающую в себя пилотные отверстия для сверления в правильном положении на участках костей и оставшихся секциях кулачка. Так что они практически идеально согласовались с конечными положениями фиксации на имплантате нижней челюсти.

Наряду с направляющими, команда из PDR смогла дать хирургическим группам трехмерные модели малоберцовой кости, верхней челюсти и нижней челюсти, чтобы команда хирургов смогла попрактиковаться до операции, а также использовать эти модели как вспомогательный справочный материал уже непосредственно в операционной. В операционной фрагменты и ткань малоберцовой кости были прикреплены к имеющееся части челюсти пациента, а имплантат был завинчен на место.

Как отмечено в финальном отчете компании - фрагменты кости были подобраны идеально, а фиксирующая кость пластина была завинчена на место с помощью подготовленных крепежных отверстий, которые совпадали с предварительно просверленными пилотными отверстиями в каждой из четырех секций новой челюсти.

Операция прошла без заминки, и не только это, пациент реально смог всего через несколько недель после этого принять участие в своей свадебной церемонии! Он выздоровел настолько хорошо, что как только кости срослись, смог успешно перенести восстановительную реставрационную стоматологическую операцию уже с помощью обычных имплантатов и мостов.

Это отличный пример использования лучших практик точного машиностроения в больничных приложениях для предоставления лучших и прогнозируемых результатов, которые приносят пользу пациенту, облегчают работу врачей и вспомогательного персонал, а кроме того дают общую экономию средств. Но самое главное во всем этом для пациента был очень успешный результат. Вместе с тем, однако, был бонус экономии в стоимости, а также сокращение на несколько часов времени его нахождения в операционной.

Этот случай демонстрирует разумное использование аддитивной технологии в операционной, и то, как предварительное планирование сокращает время проведения операции.