Способ резекции костей с использованием персонифицированного шаблона

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, ортопедии и травматологии, и может быть использовано для резекции костей. На предоперационном этапе с использованием компьютерного моделирования и 3D-печати планируют границы резекции и изготавливают персонифицированный шаблон для резекции, выполненный с поверхностью, конгруэнтной участку поверхности кости, включающему в себя планируемую линию ее резекции, определяемую в шаблоне выполненными в нем поперечными относительно соприкасающейся с костью поверхности отверстиями. Затем в соответствии с предоперационным планированием выполняют доступ к кости, при этом область кости, где запланировано выполнение резекции, скелетизируют и устанавливают на поверхность кости шаблон. После позиционирования шаблона в его отверстия вводят спицы с последующей перфорацией кости. После позиционирования всех спиц шаблон удаляют из операционной раны. Затем по спицам при помощи пил или долот выполняют резекцию кости и удаляют фрагмент кости, после чего удаляют спицы. Способ обеспечивает исключение попадания частиц шаблона в операционную рану во время резекции, возможность выполнения резекции не только пилами, но и при помощи долот, а также возможность позиционирования инструментария в различных плоскостях по отношению к поверхности резекции. 7 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, ортопедии, травматологии, и предназначено для осуществления резекции костей.

Большое разнообразие операций, выполняющихся в стационарах различного хирургического профиля, требует использования большого количества хирургических инструментов. Сегодня в мировой и отечественной ортопедической практике широкое распространение приобретают технологии 3D-моделирования. 3D-моделирование позволяет создавать инструменты определенных размеров и параметров, необходимых для каждого конкретного случая. Все эти преимущества делают 3D-технологию печати хирургических инструментов перспективной и востребованной.

Хирургическое лечение больных с опухолями костей остается одной из самых сложных разделов клинической медицины. Результаты лечения зависят от радикальности выполненной операции и адекватной реконструкции дефекта костей. Для выполнения радикальных операций при резекциях костей применяются навигационные системы и персонифицированные шаблоны, созданные методом 3D печати.

Известно, например, применение навигационной системы в хирургическом лечении опухолей костей таза способ («Первый опыт применения навигационной системы в хирургическом лечении опухолей костей таза». Э.Р. Мусаев, С.А. Щинахин. Е.А. Сушенцов. А.К. Валиев. К.А. Борзов, М.Д. Алиев. Саркомы костей, мягких тканей и опухоли кожи - №3 - 2011. С10). Использование таких систем рассмотрено также в статье «Применение 3D-моделирования и компьютерной навигации в хирургическом лечении пациентов с доброкачественными опухолями и опухолеподобными заболеваниями трубчатых костей скелета», авторы: С.А. Приходько. Г.П. Котельников. А.Н. Николаенко, С.С. Чаплыгин, В.В. Иванов. Н.В. Попов, П.М. Зельтер, А.В. Колсанон (http://stm-ionrnal.ru/ru/numbers/2017/3/1368.html).

Применение навигационных систем ограничивается дороговизной оборудования и программного обеспечения. Фактором, ограничивающим применение данного метода, является позиционирование пациента в пространстве во время операции, которое должно соответствовать позиционированию на предоперационном этапе. Наиболее актуально это в случаях операций на костях таза, когда позиция пациента во время операции может меняться в пространстве.

В настоящее время хирурги имеют возможность легко преобразовать данные магнитно-резонансной томографии (МРТ) или данные компьютерной томографии (КТ) в набор данных, считываемый программой автоматизированного проектирования (CAD) и/или программой конечно-элементного моделирования (FEM), который затем может быть использован для создания, индивидуального имплантата. Эти данные можно использовать также для создания индивидуализированного набора инструментов или других хирургических устройств, которые предназначены для дополнения уникальной анатомии пациента, в том числе, персонифицированных хирургических шаблонов.

Преимуществом применения персонифицированных шаблонов является позиционирование с учетом индивидуальных анатомических ориентиров кости и не зависит от положения пациента в пространстве. Известен, например, способ резекции костей (RU 2629324 С1; МПК: A61B 17/56: 28.08.2017), включающий проведение в кость с патологическим очагом направляющих спиц под контролем компьютерной томографии, отличающийся тем, что направляющие спицы проводят через кость строго по границе патологического очага в предоперационном периоде, после чего, выполняя серию компьютерных томограмм, проектируют и печатают на 3D принтере индивидуальный стерсолитографический шаблон, имеющий сквозной паз с перемычками, соответствующий линии резекции кости; интраоперационно совмещают направляющие спицы с пазами шаблона для них; в шаблон вкручивают инструмент, имеющий с одного конца острый шип для фиксации в кости, а с другого Т-образную рукоятку для удержания шаблона; придавливают шаблон к кости и осциллирующей пилой или фрезой выполняют резекцию сегмента кости по ходу сквозного паза шаблона, поэтапно разрушая его перемычки; извлекают резецированный сегмент кости, потягивая на себя Т-образную рукоятку инструмента; не снимая шаблон, выполняют необходимей обработку костной полости, после чего шаблон и направляющие спицы демонтируют.

Известно использование персонифицированных шаблонов при тройной остеотомии таза у детей с диспластическим подвывихом бедра («Применение индивидуальных шаблонов при тройной остеотомии таза у детей с диспластическим подвывихом бедра (предварительные результаты)». П.И. Бортулев. С.В. Виссарионов. B.E. Басков. Д.Б. Барсуков, И.Ю. Поздники, М.С. Познович -

Применение традиционных шаблонов для резекций предполагает резекцию кости непосредственно по шаблону с применением осцилляторной или реципроктной пилы по направляющим, при этом не исключается попадание частиц шаблона в операционную рану. Кроме этого, при этом отсутствует возможность позиционирования инструментария в различных плоскостях по отношению к плоскости резекции, что особенно актуально при выполнении резекций костей сложных анатомических зон, когда доступ может быть ограничен мягкими тканями, сосудистыми, нервными структурами и другими анатомическими структурами.

Техническим результатом заявленного изобретения является исключение попадания частиц шаблона в операционную рану во время резекции. Кроме того, обеспечивается возможность выполнения резекции не только пилами, но и при помощи долот, а также возможность позиционирования инструментария в различных плоскостях по отношению к поверхности резекции.

Технический результат достигается тем, что способ резекции костей заключается в том, что на предоперационном этапе с использованием компьютерного моделирования и 3D-печати планируют границы резекции и изготавливают персонифицированный шаблон для резекции, выполненный с поверхностью, конгруэнтном участку поверхности кости, полностью включающему в себя планируемую линию ее резекции, определяемую в шаблоне выполненными в нем поперечными относительно соприкасающейся с костью поверхности отверстиями; затем в соответствии с предоперационным планированием выполняют доступ к кости, при этом область кости, где запланировано выполнение резекции, скелетизируют для установки персонифицированного шаблона и после адекватного позиционирования шаблона в его отверстия вводят спицы с последующей перфорацией кости; после позиционирования всех спиц шаблон удаляют из операционной раны; затем по спицам при помощи пил или долот выполняют резекцию кости и удаляют фрагмент кости, после чего удаляют спицы.

Краткое описание рисунков.

На фиг. 1 представлен пример персонифицированного шаблона 1, выполненного с поверхностью 2, конгруэнтной участку поверхности кости, на котором планируется выполнять ее резекцию. Отверстия 3 выполнены в шаблоне поперечными относительно соприкасающейся с костью поверхности 2 и определяют планируемую линию резекции кости, находящуюся в данном примере на пунктирной линии 4.

На фиг. 2 представлено позиционирование персонифицированного шаблона 1 на область кости, где будет выполняться ее резекция. Шаблон фиксируется установленными в отверстия шаблона спицами 5, которые определяют линию резекции, находящуюся на поверхности резекции, условно обозначенную пунктирной линией 6.

На фиг. 3 представлено завершение формирования линии резекции, где спицы 5 установлены во все отверстия шаблона 1.

На фиг. 4 представлена область кости после удаления шаблона, где пунктирной линией 4 условно обозначена линия резекции, определяемая спицами 5.

На фиг. 5 представлена область кости, после удаления шаблона, где удаляемый фрагмент 7 кости выделен красным цветом.

На фиг. 6 представлена область кости после отделения фрагмента 7, где 8 - определяемая спицами 5 поверхность, по которой выполнена резекция.

На фиг. 7 представлена область кости после удаления спиц из зоны резекции.

Изобретение используется следующим образом.

На предоперационном этапе с использованием компьютерного моделирования и 3D-печати планируют границы резекции и изготавливают персонифицированный шаблон для резекции. Шаблон может быть изготовлен и другими, отличными от 3D-печати, методами.

Как показано на фиг. 1 персонифицированный шаблон 1 для резекции кости выполнен с поверхностью 2, конгруэнтной участку поверхности кости, на котором предполагается выполнять резекцию. Эта поверхность включает в себя планируемую линию резекции кости, условно обозначенную на фиг. 1 пунктирной линией 4. Линия резекции определена в шаблоне 1 отверстиями 3, выполненными в шаблоне поперечными относительно поверхности 2, соприкасающейся с костью.

В соответствии с предоперационным планированием выполняют доступ к области кости. При этом область кости, где планируется выполнение резекции, скелетизируют для установки персонифицированного шаблона. После адекватного позиционирования шаблона, как показано на фиг. 2, в его отверстия вводят, как показано на фиг. 2 - фиг. 3. одну за другой спицы 5 соответствующего диаметра с последующей перфорацией кости. После позиционирования всех спиц шаблон, как показано на фиг. 4, удаляют из операционной раны. Затем по спицам 5 при помощи силового оборудования или долот выполняют, как показано на фиг. 5 - фиг. 6, резекцию кости и удаляют фрагмент 7 кости. После чего, как показано на фиг. 7, удаляют спицы.

Таким образом, применение персонифицированного шаблона обеспечивает его позиционирование с учетом индивидуальных анатомических ориентиров кости и не зависит от положения пациента в пространстве. При этом использование заявленного изобретения исключает наличие шаблона в момент резекции, что обеспечивает исключение возможности попадания частиц шаблона в операционную рану. При этом резекцию можно выполнять не только пилами, например осцилляторной или реципроктной, но и при помощи долот, что в отдельных случаях, например, когда поверхность резекции представляет собой более сложную, чем плоскость, поверхность, является более предпочтительным вариантом. Кроме того, поскольку поверхность резекции, по существу, определяется расположением спиц 5, которое в свою очередь, определяется направляющими отверстиями 4 в шаблоне 1, обеспечивается возможность позиционирования инструментария в различных плоскостях по отношению к поверхности резекции, что особенно актуально при выполнении резекций костей сложных анатомических зон, когда доступ может быть ограничен мягкими тканями, сосудистыми, нервными структурами и другими анатомическими структурами.

Таким образом, существенные признаки данного изобретения, обеспечивают достижение заявленного технического результата.

Способ резекции костей, заключающийся в том, что на предоперационном этапе с использованием компьютерного моделирования и 3D-печати планируют границы резекции и изготавливают персонифицированный шаблон для резекции, выполненный с поверхностью, конгруэнтной участку поверхности кости, включающему в себя планируемую линию ее резекции, определяемую в шаблоне выполненными в нем поперечными относительно соприкасающейся с костью поверхности отверстиями; затем в соответствии с предоперационным планированием выполняют доступ к кости, при этом область кости, где запланировано выполнение резекции, скелетизируют и устанавливают на поверхность кости шаблон; после позиционирования шаблона в его отверстия вводят спицы с последующей перфорацией кости; после позиционирования всех спиц шаблон удаляют из операционной раны; затем по спицам при помощи пил или долот выполняют резекцию кости и удаляют фрагмент кости, после чего удаляют спицы.