Po ciężkim urazie, znacznej utracie tkanki kostnej lub kilku wcześniejszych operacjach anatomia może zmienić się na tyle, że standardowe konstrukcje seryjne nie pozwalają optymalnie rozwiązać zadania rekonstrukcyjnego.
W takich przypadkach nowoczesne obrazowanie TK, cyfrowe planowanie 3D i technologie addytywne pozwalają zaprojektować indywidualny implant zgodnie z anatomią konkretnego pacjenta.
Kiedy standardowe rozwiązanie może być niewystarczające
Większość operacji ortopedycznych wykonuje się skutecznie przy użyciu seryjnych implantów o standardowych rozmiarach.
Ale istnieją sytuacje kliniczne, w których chirurg ma do czynienia nie ze standardową anatomią.
Przyczyną mogą być:
- znaczny pourazowy ubytek kości
- utrata części kości po infekcji
- następstwa leczenia wieloetapowego
- wyraźna deformacja pourazowa
- zmieniona anatomia po wcześniejszych operacjach
- złożony ubytek w okolicy stawu
- konieczność zastąpienia brakującego fragmentu kości
- sytuacja, w której standardowa konstrukcja nie odpowiada geometrii konkretnego ubytku
W takich przypadkach jednym z możliwych rozwiązań może być stworzenie konstrukcji dla konkretnego pacjenta, a nie dostosowywanie pacjenta do dostępnego standardowego implantu.
Czym jest indywidualny implant 3D
To implant, którego geometria projektowana jest zgodnie z anatomią i konkretnym zadaniem rekonstrukcyjnym jednego pacjenta.
Podstawą jego stworzenia jest tomografia komputerowa.
Na podstawie TK tworzony jest cyfrowy trójwymiarowy model kości. Pozwala on szczegółowo ocenić ubytek, przestrzenną geometrię i wzajemne położenie struktur anatomicznych.
Po tym można zaplanować przyszłą rekonstrukcję i określić kształt oraz parametry niezbędnej konstrukcji.
Innymi słowy najpierw tworzymy cyfrowy model przyszłej rekonstrukcji — a dopiero potem implant do jej realizacji.
01 — Tomografia komputerowa
Wykonuje się TK niezbędnego segmentu według odpowiedniego protokołu.
Jakość danych wyjściowych ma zasadnicze znaczenie, ponieważ to one stają się podstawą dalszego modelowania cyfrowego.
02 — Rekonstrukcja 3D
Na podstawie TK tworzony jest cyfrowy model kości.
Pozwala on zobaczyć ubytek w trzech wymiarach i ocenić jego geometrię znacznie dokładniej niż na zwykłym zdjęciu rentgenowskim.
03 — Planowanie cyfrowe
Określa się, jaką anatomię trzeba odtworzyć, położenie przyszłej konstrukcji, jej interakcję z pozostałą kością i możliwe warianty fiksacji.
W odpowiednich przypadkach jako punkt odniesienia dla rekonstrukcji może być wykorzystana anatomia zdrowej, przeciwnej kończyny.
04 — Projektowanie implantu
Na podstawie planu chirurgicznego tworzy się cyfrowy model indywidualnego implantu.
Na tym etapie chirurgiczna i inżynieryjna część procesu faktycznie się łączą.
05 — Wytwarzanie
Po ostatecznym zatwierdzeniu konstrukcja jest wytwarzana odpowiednią technologią produkcji addytywnej z materiału przeznaczonego do zastosowań medycznych.
06 — Operacja
Implant wykorzystywany jest jako część wcześniej zaplanowanej rekonstrukcji.
W ten sposób operacja zaczyna się nie na sali operacyjnej — znaczna część złożonej rekonstrukcji jest planowana jeszcze przed interwencją chirurgiczną.
Co daje indywidualne planowanie
Główna zaleta spersonalizowanej konstrukcji nie polega na samym fakcie zastosowania druku 3D.
Jej zadaniem jest pomóc rozwiązać konkretny problem anatomiczny.
W zależności od sytuacji klinicznej indywidualne rozwiązanie może pozwolić:
- odtworzyć złożoną geometrię brakującego fragmentu
- dostosować konstrukcję do pozostałej kości
- zaplanować niezbędne położenie implantu
- odtworzyć długość i relacje anatomiczne
- z wyprzedzeniem określić możliwe punkty fiksacji
- zrealizować rekonstrukcję, dla której standardowy implant jest niewystarczający
Technologia 3D nie jest celem leczenia. Jej wartość polega na możliwości zrealizowania planu rekonstrukcyjnego konkretnego pacjenta.
Indywidualny implant — nie zawsze pierwszy etap
Przy złożonych ubytkach pourazowych ostatecznej rekonstrukcji nie zawsze można wykonać od razu.
Jeśli występują infekcja, tkanki niezdolne do przeżycia, niestabilność lub inne problemy, najpierw może być konieczny etap przygotowawczy leczenia.
Ogólna strategia może wyglądać tak:
usunięcie tkanek niezdolnych do przeżycia lub zainfekowanych ↓ kontrola sytuacji miejscowej ↓ tymczasowa stabilizacja lub zastąpienie ubytku ↓ TK i planowanie cyfrowe ostatecznej rekonstrukcji ↓ wytworzenie indywidualnego implantu ↓ ostateczna rekonstrukcja
Dlatego indywidualny implant należy traktować jako część ogólnej strategii rekonstrukcyjnej, a nie jako odrębny produkt technologiczny.
Dlaczego czasem wykorzystuje się zdrową kończynę
Przy złożonym jednostronnym ubytku część prawidłowej anatomii może być całkowicie utracona.
W takich sytuacjach TK zdrowej, przeciwnej kończyny może być wykorzystane do stworzenia jej lustrzanego cyfrowego modelu.
Pozwala to uzyskać punkt odniesienia dla tego, jaka mogła być wyjściowa anatomia uszkodzonego segmentu przed urazem.
Po tym model dostosowuje się do konkretnego zadania rekonstrukcyjnego.
Faktycznie zdrowa strona może stać się anatomicznym szablonem do cyfrowego odtworzenia uszkodzonej.
Chirurg + inżynier + planowanie cyfrowe
Stworzenie indywidualnego implantu to proces zespołowy.
Inżynier może zaprojektować złożoną konstrukcję, ale to chirurg określa:
- co należy odtworzyć
- jaka powinna być docelowa anatomia
- gdzie może być umieszczony implant
- jak będzie wszczepiany
- w jaki sposób ma być zapewniona fiksacja
- jak konstrukcja wpisuje się w ogólny plan operacji
Dlatego projektowanie cyfrowe odbywa się we współpracy między planowaniem klinicznym a inżynieryjnym.
Najpierw zadanie rekonstrukcyjne — potem technologia
Nie zaczynamy od pytania „czy można wydrukować implant 3D?”.
Najpierw określamy, co dokładnie trzeba odtworzyć i czy indywidualna konstrukcja rzeczywiście ma przewagę nad metodami standardowymi.
Planujemy operację w środowisku cyfrowym
Model 3D pozwala ocenić złożoną anatomię i część przyszłej rekonstrukcji jeszcze przed salą operacyjną.
Łączymy chirurgię i inżynierię
Indywidualna konstrukcja powstaje nie oddzielnie od operacji, lecz zgodnie z konkretnym planem chirurgicznym.
Rozważamy całą drogę leczenia
Jeśli potrzebna jest rekonstrukcja wieloetapowa, każdy etap powinien tworzyć warunki dla następnego.
Nie stosujemy druku 3D tam, gdzie wystarcza rozwiązanie standardowe
Technologia indywidualna jest uzasadniona wtedy, gdy pomaga rozwiązać zadanie, którego trudno lub nie można optymalnie rozwiązać środkami standardowymi.
Indywidualna rekonstrukcja 3D znacznego pourazowego ubytku kości piszczelowej
W złożonych przypadkach pourazowych indywidualne planowanie 3D pozwala przejść od oceny ubytku do stworzenia spersonalizowanej konstrukcji i realizacji wcześniej zaplanowanej rekonstrukcji.
Na stronie przedstawiony jest rzeczywisty przypadek kliniczny rekonstrukcji znacznego ubytku kości piszczelowej z zastosowaniem indywidualnego implantu 3D oraz odległym wynikiem funkcjonalnym.
Czy można wykonać implant 3D dla dowolnego ubytku?
Techniczna możliwość stworzenia indywidualnej konstrukcji jeszcze nie oznacza, że będzie ona najlepszą metodą leczenia.
Najpierw trzeba ocenić ubytek, stan kości i tkanek miękkich, obecność infekcji oraz możliwe standardowe warianty rekonstrukcji.
Czym indywidualny implant różni się od standardowego?
Standardowy implant produkowany jest seryjnie w określonym zestawie kształtów i rozmiarów.
Indywidualna konstrukcja projektowana jest dla konkretnej anatomii i konkretnego zadania rekonstrukcyjnego jednego pacjenta.
Z jakiego materiału wykonuje się takie implanty?
Materiał zależy od typu konstrukcji i jej przeznaczenia. Do indywidualnych implantów ortopedycznych mogą być stosowane biozgodne materiały metalowe, w tym stopy tytanu.
Konkretny materiał ustalany jest podczas projektowania i wytwarzania konstrukcji.
Po co potrzebna jest TK?
TK stanowi podstawę do stworzenia precyzyjnego trójwymiarowego modelu kości.
Zwykłe zdjęcie rentgenowskie pozostaje ważne do oceny kończyny, ale do spersonalizowanego projektowania 3D potrzebna jest przestrzennie precyzyjna informacja cyfrowa o anatomii.
Dlaczego czasem trzeba wykonać TK obu kończyn?
Jeśli ubytek jest jednostronny, a część prawidłowej anatomii utracona, zdrowa, przeciwna strona może służyć jako punkt odniesienia.
Jej cyfrowy model jest lustrzanie odwzorowywany i pomaga zrekonstruować brakującą anatomię.
Ile czasu zajmuje wytworzenie indywidualnego implantu?
To nie jest gotowy wyrób z magazynu.
Trzeba wykonać TK, stworzyć model 3D, uformować plan chirurgiczny, zaprojektować konstrukcję, zatwierdzić ją i wytworzyć.
Czas trwania zależy od złożoności przypadku i procesu produkcyjnego i ustalany jest indywidualnie.
Czy można wszczepić indywidualny implant od razu po urazie?
Niekoniecznie.
Przy ciężkim urazie priorytetem mogą być najpierw stabilizacja, usunięcie tkanek niezdolnych do przeżycia, odtworzenie tkanek miękkich i kontrola infekcji.
Ostateczna indywidualna rekonstrukcja wykonywana jest wtedy, gdy stworzone są dla niej odpowiednie warunki.
Czy implant 3D może zastąpić utracony duży fragment kości?
W określonych sytuacjach klinicznych indywidualne konstrukcje mogą być częścią rekonstrukcji znacznych ubytków kostnych.
Możliwość takiego leczenia ustala się po ocenie konkretnego ubytku i całej kończyny.
Czy to lepsze niż przeszczep kostny?
Niekoniecznie.
To różne narzędzia rekonstrukcyjne o różnych wskazaniach. W części przypadków optymalna będzie rekonstrukcja biologiczna, w innych — konstrukcja indywidualna lub połączenie metod.
Co robić, jeśli powiedziano mi, że standardowego implantu dla mojego przypadku nie ma?
Brak odpowiedniego standardowego implantu jeszcze nie oznacza automatycznie, że potrzebna jest konstrukcja 3D.
W złożonej sytuacji warto ocenić TK, wcześniejsze operacje i możliwe warianty rekonstrukcyjne — między innymi uzyskać drugą opinię co do dalszej taktyki leczenia.
Standardowe rozwiązanie jest niewystarczające?
Jeśli po urazie, utracie części kości lub kilku wcześniejszych operacjach poinformowano Cię, że standardowa konstrukcja nie pozwala rozwiązać problemu, można ocenić możliwości indywidualnej rekonstrukcji.
Podczas konsultacji przeanalizujemy wyniki badań, wcześniejsze leczenie i ustalimy, czy indywidualne rozwiązanie 3D ma przewagi właśnie w Twojej sytuacji klinicznej.
Indywidualny implant nie jest celem leczenia. Celem jest znalezienie sposobu rekonstrukcji, który maksymalnie odpowiada konkretnej anatomii i zadaniu funkcjonalnemu.