3D‑принтер по металлу – превосходный инструмент для ортопедов

По мере развития технологий в первичных и вторичных секторах, таких как медицина, машиностроение, производство и переработка материалов, прогресс наблюдается и в сфере ортопедии – в направлении цифровизации, кастомизации, снижения инвазивности, повышения точности и интеллектуальности.

Какие типичные инновационные технологии применяются в ортопедии?

Цифровая ортопедия, в том числе использование современных технологий визуализации, автоматизированных измерений и проектирования, быстрого прототипирования и т.д.
Стремительное развитие аддитивных технологий открыло широкие возможности для создания новаторских ортопедических медицинских изделий. Поскольку 3D‑печать давно используется в хирургических планах для персонализации и кастомизации, точность и эффективность операций возросли, а риски снизились.
Кроме того, в ортопедии для расширения возможностей лечения применяются тканевая инженерия, ортопедическая регенеративная медицина, ортопедическая биомеханика и нанобиоматериалы.
Оптимизация проектирования и производства ортопедических приспособлений с помощью высокоэффективных аддитивных установок HBD

Сочетание точной медицины и интеллектуальных медицинских технологий станет в будущем общей тенденцией, поскольку ортопедическая заболеваемость во всем мире растет. В прецизионной медицине технология 3D‑печати металлом (SLM) позволяет изготавливать персонализированные изделия в соответствии с характеристиками костей конкретных пациентов.

Это ведет к быстрой кастомизации, сокращению времени проведения операций, снижению рисков и повышению качества и эффективности хирургических операций. Одновременно удается уменьшить уровень и длительность боли у пациентов, и будущее неизбежно ознаменуется большими успехами в этом направлении.

Еще один пример применения SLM‑технологии в медицине: печать имплантатов из титана

Хуань Вэнь Дин, профессор Национального проектно-исследовательского центра восстановления и реконструкции тканей, директор медицинской школы SCUT, главный врач Первой народной больницы Гуанчжоу, участвовал в успешной кастомизации различных медицинских ортопедических устройств с помощью интеллектуальной облачной системы ShoYii и технологии 3D‑печати металлом.
Кейс 1: замена коленного сустава в связи с остеоартритом

Информация по клиническому случаю

История болезни: 63‑летняя пациентка испытывает боль в колене уже более шести лет. Наблюдается варусная деформация коленных суставов, узкое медиальное пространство сустава, плотные края субхондральной кости, а также гиперплазия кости вокруг суставов.

Предоперационная 3D‑реконструкция

Диагноз: остеоартрит коленного сустава

План лечения: прецизионное эндопротезирование с помощью цифровых технологий и 3D‑печати металлом

Интраоперационная ситуация

Используя 3D‑модель коленного сустава на основе компьютерной томографии и SLM‑технологию, команда специалистов по цифровым медицинским решениям спроектировала оптимальное положение хирургического шаблона. Для быстрого создания персонализированного хирургического шаблона для эндопротезирования был выбран эффективный и безопасный 3D‑принтер HBD 150.

Между шаблоном и коленным суставом должна быть достигнута высокая степень прилегания, максимальное отклонение контура в пределах 0,3 мм и отклонение установочного отверстия в пределах 0,1 мм для достижения высокоточного позиционирования и перемещения костных винтов, а также для сокращения времени операции за счет использования индивидуального хирургического шаблона для коленного сустава. Это может значительно уменьшить интраоперационную кровопотерю и сократить время, необходимое для послеоперационного восстановления.

Восстановление после операции

Пациентка хорошо восстановилась после лечения обоих коленей. Компьютерная томография показала, что левый коленный сустав изменился после протезирования, собственный сустав остался в неизменном виде и структура не была нарушена.

Кейс 2: удаление опухоли крестца и костная пластика в сочетании с операцией на поясничном отделе

Информация по клиническому случаю

У 44‑летней пациентки три года назад появились боли в пояснице и отек правой нижней конечности, сопровождавшиеся вздутием и скованностью, которые усилились после физической нагрузки год назад. Боль лечили симптоматически, но симптомы не исчезали, поэтому пациентку направили в больницу на МРТ. В результате была выявлена крестцово-копчиковая опухоль.

Предоперационная 3D‑реконструкция

План лечения
1. Резекция опухоли крестца, костная пластика и внутрикостная фиксация поясничного отдела и таза.
2. Интраоперационное интервенционное отделение обеспечивает временную окклюзию баллонным катетером правой общей подвздошной артерии и поддержку баллонной окклюзии брюшной аорты.
Интраоперационная ситуация

Исходя из проблем пациента и потребностей лечащего врача, специалисты оптимизируют модель для 3D-печати, настраивают оптимальный угол ее ориентации и строго контролируют расположение поддержек для шаблона и контактной поверхности кости.

Затем каждая деталь с тонкой структурой изготавливается на аддитивной установке печати металлами. 3D‑принтер HBD G350 способен очень быстро подготовить вспомогательные направляющие для сверления, вспомогательные направляющие для остеотомии и интрамедуллярные стержни. Путем регулировки пластины хирургического шаблона его можно адаптировать к каждому пациенту, обеспечив точную локализацию пораженного участка во время операции, направляя резекцию опухоли в режиме реального времени, повышая точность операции и эффективно снижая ее риск.

Послеоперационное восстановление

После операции на крестец и поясничный отдел позвоночника пациентка чувствовала себя хорошо.

Рентген показал:
- изменения после радикального удаления опухоли крестца и восстановление крестца;
- надлежащее положение протеза;
- изгиб позвоночника – в норме;
- отсутствие сколиоза.
Установлено правильное соответствие между поясничными позвонками, а задний край сглажен.

3D‑печать металлом в ортопедии: точность и быстрота

Среди характерных особенностей технологии SLM – точная обработка, быстрое производство и отсутствие необходимости в специальных пресс‑формах. По сравнению с ортопедическими хирургическими шаблонами стандартного размера, индивидуальные шаблоны, изготовленные на 3D‑принтере по металлу, более точно соответствуют костям пациента и позиционируют хирургические инструменты. Хирурги-ортопеды постепенно осознают принцип действия и преимущества аддитивных технологий и все чаще делают выбор в их пользу.

Материал предоставлен компанией HBD