RU2709838C1 - Способ предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей - Google Patents
Способ предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2709838C1 RU2709838C1 RU2019114926A RU2019114926A RU2709838C1 RU 2709838 C1 RU2709838 C1 RU 2709838C1 RU 2019114926 A RU2019114926 A RU 2019114926A RU 2019114926 A RU2019114926 A RU 2019114926A RU 2709838 C1 RU2709838 C1 RU 2709838C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bone
- model
- stereolithographic
- intact
- osteosynthesis
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C13/00—Dental prostheses; Making same
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и предназначено для предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей. Предложен способ предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей, включающий выполнение пациенту компьютерной томографии поврежденной кости, математическую компьютерную обработку полученных данных, изготовление стереолитографической модели. Дополнительно выполняют компьютерную томографию аналогичной неповрежденной кости противоположной конечности. С помощью программного обеспечения «Автоплан» обрабатывают данные, создавая трехмерные модели интактной кости и отломков поврежденной кости. С помощью программного обеспечения «Meshlab» создают зеркальную модель интактной кости и совмещают ее последовательно с моделями отломков поврежденной кости, сопоставляя их между собой и нанося на зеркальную модель интактной кости контур линии перелома. На основе полученной модели на 3D принтере изготавливают полноразмерный стереолитографический шаблон, соответствующий поврежденной кости, с нанесенной на него линией перелома в виде борозды. До операции моделируют пластину по стереолитографическому шаблону и планируют операционный доступ, учитывая расположение линии перелома и пластины. Изобретение обеспечивает предоперационное планирование накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей. 5 ил.
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и предназначено для предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей.
Известен способ миниинвазивного остеосинтеза длинных трубчатых костей и устройство для его осуществления. После разреза кожи выше перелома кости на 5-7 см и создания надкостного туннеля устанавливают пластину. В широкую часть верхнего отверстия пластины ввинчивают полый стержень до полного закрепления, через который вводят направитель. После создания костного отверстия удаляют направитель и вводят фиксирующий винт. Корригируют пластину вдоль кости и аналогичным образом фиксируют винт в крайнем нижнем отверстии. При выявлении правильности расположения пластины затягивают верхний и нижний винты, на полые стержни размещают шаблон, отмечают положение отверстий, на уровне которых делают проколы, и вводят поочередно необходимое количество винтов [1].
Известен способ накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей конечностей. Выбранную пластину моделируют по форме кости. Фиксируют пластину для остеосинтеза на установочном устройстве и выставляют на нем направление сверления кости. Формируют канал для введения пластины и вводят ее при помощи установочного устройства. Устанавливают направители в установочное устройство и по ним через проколы в мягких тканях сверлят кость и осуществляют фиксацию пластины винтами [2].
Недостатками способов является их трудоемкость при репозиции отломков, невозможность пред - и интраоперационного моделирования пластины, заблаговременного подбора размера импланта.
В качестве прототипа выбран способ изготовления стереолитографических моделей и биоимплантатов для применения в черепно-челюстно-лицевой хирургии [3]. Способ состоит в проведении рентгеновской компьютерной томографии необходимого участка скелета, математической компьютерной обработке полученных данных, вычислении объемных параметров исследуемого участка, изготовлении стереолитографического шаблона.
Недостаток известного способа состоит в том, что его сложно использовать для изготовления стереолитографических шаблонов поврежденных костных структур, особенно при многооскольчатых переломах со сложной линией излома - возможны серьезные погрешности, которые не позволят полноценно планировать оперативное вмешательство и моделировать по шаблону металлофиксаторы.
Целью изобретения является разработка способа предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей.
Эта цель достигается тем, что дополнительно выполняют компьютерную томографию аналогичной неповрежденной кости противоположной конечности; с помощью программного обеспечения «Автоплан» обрабатывают данные, создавая трехмерные модели интактной кости и отломков поврежденной кости; с помощью программного обеспечения «Meshlab» создают зеркальную модель интактной кости и совмещают ее последовательно с моделями отломков поврежденной кости, сопоставляя их между собой и нанося на зеркальную модель интактной кости контур линии перелома; на основе полученной модели на 3D принтере изготавливают полноразмерный стереолитографический шаблон, соответствующий поврежденной кости, с нанесенной на него линией перелома в виде борозды; до операции моделируют пластину по стереолитографическому шаблону и планируют оперативный доступ, учитывая расположение линии перелома.
Преимуществом способа является возможность изготовления стереолитографического шаблона даже серьезно поврежденной кости с нанесенной на него линией перелома. Это позволяет наглядно определиться с характером перелома, возможными особенностями остеосинтеза, непосредственно отмоделировать пластину по шаблону, заметив особенности расположения ее и винтов. Зная локализацию расположения пластины на шаблоне, можно планировать длину и форму оптимального оперативного доступа, что снижает риски и травматичность операции.
Для доказательства возможности использования при планировании оперативного лечения зеркального изображения интактных костей нами было отобрано 20 человек, от 18 до 45 лет, правшей. Добровольцы относились к различным классам условий труда по показателям тяжести трудового процесса. Необходимость наличия в исследовании индивидов, занимающихся тяжелым трудом, особенно с нагрузкой на преобладающую руку, объясняется возможным наличием у них рабочей гипертрофии преобладающей руки, а значит, и плечевой кости. Добровольцы прошли исследование КТ скелета, в частности, длинных трубчатых костей, которые были загружены и обработаны в системе «Автоплан». Были созданы трехмерные модели симметричных костей конечностей. С помощью программного обеспечения «Meshlab» изображение кости правой конечности «отзеркаливали» и накладывали на изображение аналогичной кости левой конечности.
Вычисляли расстояния между всеми точками поверхностей двух наложенных изображений костей. Выполняли цветное картирование расстояний для их визуальной оценки - чем ближе цвет был к красному, тем меньшим было расстояние между поверхностями костей в этой точке и тем большим было сходство геометрии их поверхностей. Наибольшую разницу расстояний зафиксировали в области эпифизов - до 5,5 мм. В то же время на уровне диафизов, вплоть до мыщелков, у всех 20 человек разница расстояний составила не более 1,5 мм. Такой разницей при моделировании по поверхности кости пластин можно пренебречь. На фигуре 1 показан результат подобного исследования при совмещении и цветном картировании плечевых костей.
Исследование позволило сделать вывод о том, что «отзеркаленная» модель кости противоположной конечности может служить идеальным прототипом для изготовления стереолитографического шаблона кости, например, серьезно поврежденной травматическим воздействием - с большим количеством отломков и сложной линией перелома. Постепенное совмещение «отзеркаленной» модели интактной кости с моделями отломков поврежденной кости при их сопоставлении между собой позволяет четко выявить контур линии перелома. Воспроизведенная в последующем на стереолитографической модели в виде борозды, линия перелома позволяет оценить характер перелома, правильно расположить и индивидуально отмоделировать пластину, учесть особенности операции остеосинтеза в целом.
Пластина при открытом остеосинтезе, благодаря предварительному персонифицированному моделированию на шаблоне, служит своеобразной матрицей для выполнения репозиции костных фрагментов, которые фактически «собираются» на ней, тем самым обеспечивая полное анатомическое восстановление целостности кости. Время оперативного вмешательства при этом уменьшается в среднем на 20-25 минут, не повреждаются ткани в зоне перелома, снижается травмирование надкостницы, что может привести к снижению интенсивности репаративного остеогенеза.
Способ предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей осуществляют следующим образом. Пациенту выполняют компьютерную томографию поврежденной и аналогичной неповрежденной кости противоположной конечности; с помощью программного обеспечения «Автоплан» обрабатывают данные, создавая трехмерные модели интактной кости и отломков поврежденной кости; с помощью программного обеспечения «Meshlab» создают зеркальную модель интактной кости и совмещают ее последовательно с моделями отломков поврежденной кости, сопоставляя их между собой и нанося на зеркальную модель интактной кости контур линии перелома; на основе полученной модели на 3D принтере изготавливают полноразмерный стереолитографический шаблон, соответствующий поврежденной кости, с нанесенной на него линией перелома в виде борозды; до операции моделируют пластину по стереолитографическому шаблону и планируют операционный доступ, учитывая расположение линии перелома и пластины.
Способ предоперационного планирования остеосинтеза длинных трубчатых костей иллюстрируется клиническим примером.
Пациент О., 24-х лет, обратился в травматологическое отделение с жалобами на боли в средней трети левой плечевой кости после падения на улице. При осмотре больному был поставлен следующий диагноз: Закрытый перелом левой плечевой кости на границе средней и нижней третей со смещением отломков. Рентгенограмма плечевой кости пациента представлена на фигуре 2.
На основе предлагаемого способа, обработки данных компьютерной томографии поврежденной и интактной плечевых костей был создан индивидуальный стереолитографический шаблон (фигура 3А) с нанесенной на него линией перелома в виде борозды (фигура 3Б, указана стрелкой). По этому шаблону с учетом хода линии перелома было выбрано оптимальное расположение пластины. Она была отмоделирована по шаблону (фигура 4 А, Б). С учетом расположения пластины на шаблоне был запланирован оперативный доступ определенной формы и длины с учетом расположенных в проекции линии перелома и пластины анатомических образований.
Интраоперационно никаких осложнений, травм анатомических структур, сложностей с установкой пластины и остеосинтезом костных отломков не было - была восстановлена целостность кости (фигура 5 А), что подтвердила и контрольная рентгенограмма плечевой кости в послеоперационном периоде (фигура 5 Б). Пациента осматривали в динамике. Спустя 3 месяца после операции, отмечали консолидацию перелома.
Способ предоперационного планирования остеосинтеза длинных трубчатых костей обеспечивает точное персонализированное моделирование металлофиксатора по шаблону, планирование оперативного доступа с учетом линии перелома и расположения пластины, что снижает трудоемкость, инвазивность, время оперативного вмешательства, повышает его эффективность. Способ может широко применяться в травматолого-ортопедических стационарах.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. Способ миниинвазивного остеосинтеза длинных костей и устройство для его осуществления: М.В. Казарезов, A.M. Королева, Г.И. Королева, А.А. Казарезов. Патент РФ на изобретение №2551618, приоритет от 30.07.2013 г.
2. Способ накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей конечностей: Е.Ш. Ломтатидзе, В.Е. Ломтатидзе, Д.В. Волченко, С.В. Антипенков, О.А. Поцепня, И.И. Зайченко, О.В. Зайцев. Патент РФ на изобретение №2438611, приоритет от 06.07.2010 г.
3. Патент РФ на изобретение №2196543 С1 Способ изготовления стереолитографических моделей и биоимплантатов для применения в черепно-челюстно-лицевой хирургии.
Claims (1)
- Способ предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей, включающий выполнение пациенту компьютерной томографии поврежденной кости, математическую компьютерную обработку полученных данных, изготовление стереолитографической модели, отличающийся тем, что дополнительно выполняют компьютерную томографию аналогичной неповрежденной кости противоположной конечности; с помощью программного обеспечения «Автоплан» обрабатывают данные, создавая трехмерные модели интактной кости и отломков поврежденной кости; с помощью программного обеспечения «Meshlab» создают зеркальную модель интактной кости и совмещают ее последовательно с моделями отломков поврежденной кости, сопоставляя их между собой и нанося на зеркальную модель интактной кости контур линии перелома; на основе полученной модели на 3D принтере изготавливают полноразмерный стереолитографический шаблон, соответствующий поврежденной кости, с нанесенной на него линией перелома в виде борозды; до операции моделируют пластину по стереолитографическому шаблону и планируют операционный доступ, учитывая расположение линии перелома и пластины.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114926A RU2709838C1 (ru) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Способ предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114926A RU2709838C1 (ru) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Способ предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2709838C1 true RU2709838C1 (ru) | 2019-12-23 |
Family
ID=69022818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019114926A RU2709838C1 (ru) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Способ предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2709838C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725075C2 (ru) * | 2020-02-12 | 2020-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) | Способ трехмерного моделирования для 3d печати при планировании резекции поджелудочной железы у пациентов с опухолевым поражением |
CN114617632A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-06-14 | 华中科技大学同济医学院附属协和医院 | 一种用于长骨骨折的复位与固定用导板的构建方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2196543C1 (ru) * | 2001-04-26 | 2003-01-20 | Ассоциация "Новые биоматериалы и технологии в краниофациальной области "БиоТех XXI" | Способ изготовления стереолитографических моделей и биоимплантатов для применения в черепно-челюстно-лицевой хирургии |
RU2438611C1 (ru) * | 2010-07-06 | 2012-01-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Способ накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей конечностей |
RU2551618C2 (ru) * | 2013-07-30 | 2015-05-27 | Михаил Васильевич Казарезов | Способ миниинвазивного остеосинтеза длинных костей и устройство для его осуществления |
-
2019
- 2019-05-15 RU RU2019114926A patent/RU2709838C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2196543C1 (ru) * | 2001-04-26 | 2003-01-20 | Ассоциация "Новые биоматериалы и технологии в краниофациальной области "БиоТех XXI" | Способ изготовления стереолитографических моделей и биоимплантатов для применения в черепно-челюстно-лицевой хирургии |
RU2438611C1 (ru) * | 2010-07-06 | 2012-01-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Способ накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей конечностей |
RU2551618C2 (ru) * | 2013-07-30 | 2015-05-27 | Михаил Васильевич Казарезов | Способ миниинвазивного остеосинтеза длинных костей и устройство для его осуществления |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЯМЩИКОВ О.Н. и др., Применение компьютерного моделирования накостного остеосинтеза в клинических условиях, Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2015. - N 8 (часть 2) - С. 290-293. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725075C2 (ru) * | 2020-02-12 | 2020-06-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) | Способ трехмерного моделирования для 3d печати при планировании резекции поджелудочной железы у пациентов с опухолевым поражением |
CN114617632A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-06-14 | 华中科技大学同济医学院附属协和医院 | 一种用于长骨骨折的复位与固定用导板的构建方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Azarmehr et al. | Surgical navigation: a systematic review of indications, treatments, and outcomes in oral and maxillofacial surgery | |
You et al. | Application of 3D printing technology on the treatment of complex proximal humeral fractures (Neer3-part and 4-part) in old people | |
Schweizer et al. | Three-dimensional correction of distal radius intra-articular malunions using patient-specific drill guides | |
US20160331463A1 (en) | Method for generating a 3d reference computer model of at least one anatomical structure | |
Omori et al. | Three‐dimensional corrective osteotomy using a patient‐specific osteotomy guide and bone plate based on a computer simulation system: accuracy analysis in a cadaver study | |
US20220211387A1 (en) | Patient-specific surgical methods and instrumentation | |
Gray et al. | Use of three-dimensional, CAD/CAM-assisted, virtual surgical simulation and planning in the pediatric craniofacial population | |
Hoekstra et al. | Corrective limb osteotomy using patient specific 3D-printed guides: a technical note | |
US11986251B2 (en) | Patient-specific osteotomy instrumentation | |
RU2709838C1 (ru) | Способ предоперационного планирования накостного остеосинтеза длинных трубчатых костей | |
Pavlychuk et al. | Application of CAD/CAM technology for surgical treatment of condylar head fractures: A preliminary study | |
Vlachopoulos et al. | Computer-assisted planning and patient-specific guides for the treatment of midshaft clavicle malunions | |
Azarmehr et al. | Contemporary techniques in orbital reconstruction: a review of the literature and report of a case combining surgical navigation, computer-aided surgical simulation, and a patient-specific implant | |
Essig et al. | Patient-specific biodegradable implant in pediatric craniofacial surgery | |
Xia et al. | Computerized virtual surgery planning for ORIF of proximal humeral fractures | |
Benateau et al. | Computer-assisted planning of distraction osteogenesis for lower face reconstruction in gunshot traumas | |
Shi et al. | Application study of three-dimensional printed navigation template between traditional and novel cortical bone trajectory on osteoporosis lumbar spine | |
Wery et al. | Three-dimensional computed tomographic evaluation of Le Fort III distraction osteogenesis with an external device in syndromic craniosynostosis | |
US20230310013A1 (en) | Apparatus, system, and method for patient-specific instrumentation | |
Anderson | 3D printing for education and surgical planning in orthopedic surgery | |
RU197305U1 (ru) | Шаблон для моделирования накостных пластин | |
Kim et al. | Single oblique osteotomy for correction of antebrachial angular and torsional deformities in a dog | |
Sukegawa et al. | Computer-assisted navigation surgery in Oral and maxillofacial surgery | |
US20240252181A1 (en) | Apparatus, system, and method for instrumentation | |
US20230371966A1 (en) | Apparatus, system, and method for patient-specific methods and instrumentation |