Coraz częściej można zaobserwować przenikanie się technologii szybkiego prototypowania ze światem medycznym. Technologie te – wykorzystywane na początku głównie przy tworzeniu aparatury medycznej – pojawiają się także w salach operacyjnych jako pomoce do tworzenia zindywidualizowanych implantów medycznych. Na świecie tworzenie modeli poglądowych na podstawie skanów CTI jest dosyć powszechne, w Polsce zaczyna dopiero raczkować, jednak – dzięki osobom zainteresowanym podnoszeniem jakości świadczonych usług – zaczynamy doganiać standardy zachodnie.
Modele stanowiące podstawę do tworzenia implantów buduje się na urządzeniach typu drukarki 3D na podstawie skanów z tomografii komputerowej. Tomografia komputerowa jest techniką obrazowania medycznego wykorzystującą promieniowanie X. Najnowsze generacje aparatów, tzw. Wielorzędowa Tomografia Komputerowa, pozwalają bardzo dokładnie zobrazować narządy ciała za pomocą bardzo cienkich warstw o grubości poniżej jednego milimetra. Następnie obrazy z tomografii komputerowej można przekształcić w wirtualny, trójwymiarowy model, a potem wykonać fizyczny model za pomocą technologii szybkiego prototypowania. Modele takie odzwierciedlają anatomię człowieka i pozwalają precyzyjnie dopasować materiał rekonstrukcyjny, tworząc tzw. zindywidualizowany implant.
Dzięki współpracy m.in. z dr Marcinem Elgalal z Zakładu Radiologii i Diagnostyki Obrazowej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi możliwe stało się wykorzystanie technologii PolyJet w przygotowaniu implantu dla pacjenta po urazie twarzoczaszki, w wyniku której doszło do złamania ściany dolnej oczodołu prawego. Podczas tego typu urazu dochodzi do przemieszczenia fragmentów kostnych oraz tkanek miękkich do światła zatoki szczękowej, która leży bezpośrednio poniżej oczodołu. Tworzy się wówczas przepuklina, w której często zostaje uwięziony mięsień prosty dolny, jeden z zewnątrzgałkowych mięśni oka, odpowiedzialny za jego prawidłową ruchomość w kierunku pionowym (zdjęcie 1). Dochodzi do zaburzenia funkcjonowania tego mięśnia, co powoduje u pacjenta podwójne widzenie. Wyklucza to pacjenta z normalnego życia – nie można kierować samochodem, trudność sprawia odszukanie krawężnika w czasie chodzenia, nie można czytać. Z tego powodu często konieczny jest zabieg chirurgiczny, żeby odprowadzić przepuklinę i uwolnić mięsień. Należy również wykonać rekonstrukcję ścian kostnych oczodołu. Tradycyjna metoda odtworzenia takich ubytków kostnych polega na wykonaniu cięcia przezskórnego lub przezspojówkowego i uzyskania dostępu do uszkodzonej ściany oczodołu. Następnie, usuwane są wolne fragmenty kostne, odprowadzone przepukliny i uzupełniony ubytek tkanki kostnej odpowiednim materiałem np. siatką tytanową, czy przeszczepem kostnym.
Ściana dolna oczodołu ma złożony, trójwymiarowy kształt. Pole operacyjne, w którym musi pracować chirurg jest bardzo ograniczone, co niestety powoduje, że precyzyjne uformowanie i dopasowanie materiału jest znacznie utrudnione. Z tych powodów korzystniejsze jest przesunięcie procesu formowania oraz dopasowania materiału do rozmiarów i kształtów ubytku na etap przedoperacyjny. Do tego służą modele anatomiczne oczodołów, które są projektowane na podstawie tomografii komputerowej i wykonywane techniką Rapid Prototyping.
Ponieważ pacjent miał kłopoty ze znalezieniem pomocy, trafił do Uniwersytetu Medycznego trzy miesiące po wypadku W celu oceny uszkodzeń oczodołu przeanalizowano tomografię komputerową wykonaną kilka tygodni wcześniej. Stwierdzono znaczne przemieszczenie dolnej ściany prawego oczodołu w kierunku światła zatoki szczękowej. W tym czasie odłamy kostne uległy zrostowi w nieprawidłowym położeniu. Ostre krawędzie kości w miejscu złamań uległy wyobleniu i zlały się w jedną grubą warstwę, tworząc nowe dno oczodołu. W ten sposób stracono typowe punkty orientacyjne pomagające chirurgowi w przeprowadzeniu prawidłowej odbudowy ściany oczodołu. W ten sposób uszkodzony oczodół znacznie zwiększył swoją objętość. Konsekwencja tego stanu jest przemieszczenie gałki ocznej, połączenie mięśni gałkoruchowych z bliznami i zaburzenie ich czynności prowadzące do utrwalonego podwójnego widzenia. Konieczne było wykonanie chirurgicznej rekonstrukcji dolnej ściany oczodołu. Zdecydowano o wykonaniu modelu anatomicznego celem stworzenia zindywidualizowanego implantu. Na podstawie wielorzędowej tomografii komputerowej zobrazowano kości twarzoczaszki [grubość warstwy obrazowej: 0,6mm]. Ponieważ uraz dotyczył prawej strony wykorzystano drugi, nieuszkodzony oczodół do utworzenia wirtualnego modelu [szablonu, wzorca]. Następnie wykonano ‘lustrzane odbicie’ modelu lewego oczodołu, dzięki czemu uzyskano wirtualny model prawego oczodołu.
Na podstawie skanu CTI wykonano model anatomiczny oczodołu. Do wykonania modelu wybrano technologię PolyJet firmy Objet Geometries, ze względu na jej dużą dokładność oraz wyrazistość detali. Model został wykonany na systemie Eden350V z białej żywicy akrylowej VeroWhite. Dzięki grubości nanoszonej warstwy na poziomie 0,016mm technologia spełniła wymogi niezbędne do odwzorowania wszelkich detali anatomicznych.
Przed zabiegiem chirurgicznym dopasowano siatkę tytanową do zakresu planowanej rekonstrukcji dolnej ściany oczodołu wycinając ją z prefabrykowanego elementu. Następnie korzystając z modelu dogięto ją manualnie do prawidłowego kształtu zdrowej ściany oczodołu. Wywinięto kilka oczek siatki na dolny brzeg oczodołu, aby umożliwić śródoperacyjne jej ustabilizowanie. Indywidualnie wymodelowaną siatkę i model przekazano do wysterylizowania (zdjęcia 2 i 3).
Zabieg chirurgiczny przeprowadzono w znieczuleniu ogólnym złożonym z intubacją przez usta. Dojście operacyjne wykonano tak, aby nie było widocznych blizn na skórze twarzy. Po wykonaniu nacięcia potwierdzono przemieszczenie prawie całej ściany dolnej i części przyśrodkowej odśrodkowo w stosunku do oczodołu. Uniesiono tkanki oczodołu i wprowadzono uprzednio dogiętą siatkę tytanową. Umocowano ją dwiema śrubami samogwintującymi do dolnego brzegu oczodołu. Ranę spojówki zeszyto szwami resorbującymi się. Potwierdzono testem biernym ruchomości prawidłową ruchomość gałki ocznej. Przebieg znieczulenia był niepowikłany, a operacja zakończyła się sukcesem (zdjęcie 4).
Dzięki wykorzystaniu technologii szybkiego prototypowania przy tworzeniu implantu medycznego, znacznie skrócono czas przygotowania zindywidualizowanego implantu dla konkretnego pacjenta. Implant jest wówczas dokładnie dopasowany do kształtu ściany kostnej i pozostałych części oczodołu. Jak zaznaczają prowadzący operację „Dzięki tej metodzie możliwe jest także uzyskanie lepszego efektu estetycznego i funkcjonalnego, a co za tym idzie – szybszego powrotu do zdrowia”. Można mieć nadzieję, że coraz więcej lekarzy pójdzie w ślady osób z Uniwersytetu Medycznego w Łodzi, WSZ w Elblągu oraz z Politechniki Łódzkiej i technologie szybkiego prototypowania zagoszczą na stałe w salach operacyjnych przyspieszając procesy implantologii oraz podnosząc jakość świadczonych usług.
W artykule wykorzystano opisy oraz zdjęcia przekazane przez Panów:
Lek. med. Marcin Elgalal, prof. dr hab. n. med. Ludomir Stefańczyk (Zakład Radiologii i Diagnostyki Obrazowej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi), dr hab. n. med. Marcin Kozakiewicz (Oddział Kliniczny Chirurgii Szczękowo-Twarzowej Uniwersytet Medyczny w Łodzi), lek. stom. Leszek Wieczerzak, lek. stom. Bogdan Chomik (4Pododdział Chirurgii Szczękowo-Twarzowej, Oddział Otolaryngologii WSZ w Elblągu), prof. dr hab. n. med. Bogdan Walkowiak (Zakład Biofizyki, Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej)
