CC BY
82
I
Лкарю, що практикуе
To General Practitioner
Травма
УДК (616.718.16-089.843:616-089.193.4]-004.94 DOI: 10.22141/1608-1706.1.20.2019.158676
Гайко Г.В., Галузинський О.А., Бурбурська С.В.
ДУ «1нститут травматологи та ортопедIÏ НАМН Укра/ни», м. Ки1'в, Украина
Використання 3D-моделювання з виготовленням пластикового прототипу в травматологи та ортопеди (клшчж приклади)
Резюме. Проведено ана^з ефективност та оцнку^агностично/цнносп використання адитивних технолопй при дооперацiйнiй пдготовц хворих '¡з ортопедо-травматолопчною патолопею. Матер'юлом досыдження було 3D-моделювання та виготовлення пластикових прототипв у лабораторИ медичного 3D-друку ДУ Институт травматологи та ортопедИ НАМН Укра/ни» в 45 патент вдповдного медичного профлю. Визна-чено високу д^агностичну ц/ннють 3D-моделювання та прототипування в доопера^йнй пдготовц хворих /з р/'зною ортопедо-травматолог/'чно/ патолопею. Використання адитивних технолопй дало можливсть досяг-ти добрих\ вiдмiнних функцюнальнихрезультат у вах45 обстежениххворих у ранньому псляопера^йному перiодi, що доводить високу ефективнсть 3D-моделювання та прототипування й може бути рекомендовано як незамнний метод при пдготовц до складних реконструктивних ортопедо-травматолопчних втручань. Ключовi слова: комп'ютерне 3D-моделювання; пластиков'1 прототипи; дiагностична цннсть; доопера^йна пдотовка хворих; ортопедо-травматолопчна патолопя
Вступ
Сьогодш розвиток медично! науки в цшому i зо-крема травматологи та ортопеди характеризуемся штегращею, техшчними шноващями з метою шд-вищення точносп, ефективност лкувально^а-гностичного процесу, а також оптимiзащl роботи системи охорони здоров'я [3]. Одним iз досягнень сучасно! науки в галузi програмного забезпечення е автоматизоваш комп'ютерш системи, що досить усшшно впроваджуються в аерокосмiчнiй T^^i та багатьох шших видах надточного виробництва. Система автоматизованого проектування у наш час активно застосовуеться в рiзних сферах економiчноl дiяльностi [1, 2].
3D-друк в охорош здоров'я — поки вiдносно невеликий ринок: у 2014 рощ його обсяг становив, за ощнкою компани Visiongain, $825 млн. Але до 2019 року вш зросте майже вчетверо — до $2,9 млрд [7]. 1нша аналогична компанiя, Industy ARC, вважае, що в 2014-му обсяг ринку дорiвнював $487 млн, i ця цифра була рекордною, а до 2020-го вона буде збтьшуватися на 18,3 % щорiчно з одночасним зниженням щни тех-
нологи i матерiалiв. Найактивнiше розвиватимуться технологи 3D-друку для виготовлення ортопедичних, черепних i щелепно-лицьових iмплантiв, як очшують аналiтики Visiongain [7].
Натепер адитивш (3D) технологи активно впроваджуються у повсякденну медичну практику. 3D-моделювання та прототипування застосовуються в рiзних галузях мрурги при плануваннi та виконан-нi оперативних втручань. В ортопеди ця технологiя з'явилася в 1990 рощ, коли при ендопротезуванш ко-лiнного суглоба був використаний виготовлений методом 3D-друку шдивщуальний шаблон з орieнтирами для проведення гвинтав [5, 10, 11]. Вщщдд у зарубiжнiй лiтературi все частше згадуеться про застосування ш-дивщуальних шаблонiв для навiгацií при хiрургiчних втручаннях на рiзних кiстках скелета. У наш час в ортопеди та травматологи перспективними е таы напрямки адитивних технолопй [4]:
— 3D-моделювання з виготовленням пластикового прототипу;
— шдивщуальне ортезування та протезування на основi 3D-сканування частин тта;
© «Травма» / «Травма» / «Trauma» («Travma»), 2019
© Видавець Заславський О.Ю. / Издатель Заславский А.Ю. / Publisher Zaslavsky O.Yu., 2019
Для кореспонденцп: Гайко Г.В., ДУ «1нститут травматологи та ортопеди НАМН УкраТни», вул. Бульварно-Кудрявська, 27, м. КиТв, 01601, Укра'ша; e-mail: kalashnikov26@ukr.net
For correspondence: Haiko H.V., State Institution "Institute ofTraumatology and Orthopaedics of the NAMS of Ukraine', Bulvarno-Kudriavska st., 27, Kyiv, 01601, Ukraine; e-mail: kalashnikov26@ukr.net
6,7 %
I РевЫйне ендопротезування культового суглоба Складне ендопротезування колшного суглоба
Дисгласгичний коксартроз
Склады переломи таза та довгих меток
Гетеротшчна осиф1кацш культового суглоба
I Онколог™ захворювання
KiCTOK
Рисунок 1. Спектр ортопедо-травматолопчно! патологи хворих, в яких удооперац!йному пер!од! застосовували адитивш технологи
Рисунок2. Вигляд зображення комп'ютерноi томограф^л!вого кульшового суглоба тсля обробки на першому етапi
Рисунок 3. Вигляд 3D-моделi л1вого кульшового суглоба в формат STL
Рисунок 4. Вигляд 3D-моделiл'вого кульшового суглоба в програмi Autodesk NetFabb
— виготовлення шдивщуальних металофiксаторiв i кастомних ендопротезiв (3D-друк титаном);
— бiопринтинг — вирощування тканин та оргашв iз застосуванням стовбурових клггин.
Отже, розробка нових i впровадження вiдомих методик 3D-моделювання та прототипування в комплекс дiагностичних заходiв при травматологiчнiй та ортопедичнш патологи — перспективний напрямок, що е цiкавим як з науково!, так i з практично! точки зору. В лабораторп 3D-друку ДУ «1нститут травматологи та ортопеди НАМН Укра!ни» широко вико-ристовують технологiю виготовлення пластикових прототишв при рiзнiй ортопедичнiй i травматоло-гiчнiй патологи. Викликав iнтерес анаиз досвiду ро-боти дано! лабораторп з визначенням дiагностичноí цiнностi використання адитивних технологш у до-операцшнш пiдготовцi хворих ортопедично-трав-матологiчного профшю.
Мета роботи — визначити дiагностичну цiннiсть використання адитивних технологiй при доопера-цiйнiй пiдготовцi хворих iз ортопедо-травматолопч-ною патологiею.
Матерiали та методи
Протягом 2018 року в лабораторп медичного 3D-друку ДУ «1нститут травматологи та ортопе-дi'í НАМН Укра!ни» виконано 3D-моделювання та виготовлення пластикових прототишв у 45 па-Шенпв. Спектр ортопедо-травматолопчно! патологГ!, де були застосоваш адитивнi технологи, поданий на рис. 1. Найчастше 3D-моделювання використовували у випадках складного ревiзiйно-го ендопротезування кульшового суглоба (57,8 %). 3D-моделювання знайшло свое мюце в комплек-снiй дооперацшнш пiдготовцi хворих при складному ендопротезуванш колiнного суглоба (13,3 %), складних переломах таза та довгих исток (11,1 %), диспластичному коксартроз^ онколопчних захво-рюваннях кiсток — по 6,7 %, гетеротошчнш осифь каци кульшового суглоба — 4,4 %.
Ушм категорiям хворих у дооперацшному пе-рiодi було виконано стандартш рентгенограми та комп'ютерну томографш уражених сегментiв з метою побудови тривимiрноí моделi та пластикового прототипу ураженого сегмента.
Першим етапом створення фiзичноí 3D-моделi е обробка двовимiрних зображень КТ- та МРТ-сканування (рис. 2). Аналiз, очищення артефактiв вiдбуваеться на кожному зрiзi та в трьох площинах конкретного дослiдження, отриманого за допомо-гою променево! дiагностики, що зумовлюе додат-ковий аналiз кожного зрiзу спецiалiстом ортопедом-травматологом та високу точшсть у побудовi тривимiрного зображення. Для забезпечення висо-ко! точностi кiнцевого прототипу необхiдно мати яшсш вхiднi данi КТ- та МРТ-зображень.
Для обробки двовимiрних зображень викорис-товуеться спецiалiзоване програмне забезпечення. Найбшьш поширеним форматом введення даних
Рисунок 5. Процес 3D^pyKy ксток таза
для цих програм е DICOM, але також шдтримують-ся iншi формати зображень, TaKi як TIFF, JPEG, BMP i RAW. Оброблене зображення збериаеться в будь-якому з формапв вихiдних фaйлiв залежно вщ подальшого застосування: STL, VRML, PLY i DXF. Основний формат фaйлiв для тривимiрного друку (дaлi 3D-друк) — STL (рис. 3).
Другим етапом е експорт збереженого файлу в формат STL у програму Autodesk NetFabb (рис. 4), в якш проводиться автоматичне й ручне виправ-лення та редагування 3D-моделi. Поверхня об'ектiв у цьому формат являе собою сукупнiсть полиошв (Polygon mesh). Iнтелектуaльнi скрипти можуть автоматично aнaлiзувaти поверхнi, виправляти по-милки сiток, покращувати точшсть моделей шляхом повторно! трiaнгуляцii, усувати просторовi колiзii та iншi помилки. Програма дае можливють спрогнозу-вати можливi спотворення, що виникають у виробi пiд час 3D-друку, безпосередньо до запуску у вироб-ництво. На пiдстaвi цього iнженер може скорегувати вихщний дизайн таким чином, щоб уникнути поми-лок шд час 3D-друку.
Третiм етапом е переведення готово! 3D-моделi у програму «слайсер», яка безпосередньо пiдходить до самого 3D-принтерa, в нашому випадку Flash Print. Flash Print — це програма для перетворення триви-мiрноi моделi в зрозумiлий принтеру нaбiр команд, званий g-code. На цьому еташ встановлюються кш-цевi дaнi для 3D-друку, а саме: задають положення детaлi пiд час друку, розраховуеться тип та кшьысть шдтримок, задають щiльнiсть заповнення модел^ обирають оптимальну швидкiсть та температуру для друку.
Принтер друкуе пластиковий прототип шстки в натуральну величину. Процес тривае вщ кiлькох годин до одше! доби. Даний вид пластику легко об-робляеться фрезами та шшими хiрургiчними шстру-ментами, що дае змогу примiрити вибрану iмплaн-тaцiйну систему.
Друк прототипу виконувався на 3D-принтерi Flash Forge Guider II з ABS-пластику (рис. 5).
У 3 хворих (онколопчш захворювання кiсток), за вимогою оперуючих хiрургiв, виконано друк ураже-ного сегмента ыстки разом iз судинами, шсля !х по-переднього контрастування при виконанш КТ.
Рисунок 6. Рентгенограма л1вого кульшового суглоба хвороi В. 1з дефектами головки та шийки л'во1 стегновоi к!стки станом тсля ФНЕ л!вого кульшового суглоба та установки спейсера (А); пластико-вий прототип кульшовоi' западини: виявлено дефекти 11В за W.G. Paprosky [9] (Б); рентгенограф!я п!сля оперативного втручання: видалення спейсера, ревiзiйне ендопротезування л!вого кульшового суглоба протезом Zimmer Burchnaider dual/Wagner. Ксткова алопластика дефект1в западини та
проксимального в'1дд'шу стегновоi кстки (В)
З метою визначення ефективност виконання опе-ративних втручань XBopi з нестабшьшстю компонен-TiB ендопротезу кульшового суглоба, диспластичними коксартрозами, гетерототчною осифшащею кульшового суглоба, яким у дооперацшному перiодi викону-валось 3D-моделювання та друк пластикового прототипу, були обстежеш в дооперацшному та ранньому шсляоперацшному перiодi клiнiчно за класифша-цiею W.H. Harris [6]. У вшх пацiентiв ще1 категорп вiдзначали негативний результат ще1 оцшки (даапа-зон 46—56 балiв) у дооперацшному перюдь Ознака-ми ефективност хiрургiчного лiкування у хворих iз складними переломами таза та довгих исток були
наявнють консолщацп переломiв, вiдновлення опо-роздатностi та функци уражених кiнцiвок. У хворих, яким виконувалось складне ендопротезування колш-ного суглоба, для оцшки ефективност використову-вали альгофункцiйний iндекс стану колшного суглоба за M.G. Lequesne [8]. У вшх пацiентiв ще1 групи вщмь чали негативний результат ще! оцiнки (дiапазон 8—11 балiв) у дооперацшному перюдь У хворих iз онколо-гiчними захворюваннями кiсток критерiями ефектив-ностi оперативного лiкування вважали вiдсутнiсть ш-траоперацiйних (порушення шнерваци й ушкодження судин) i раншх пiсляоперацiйних ускладнень, вщнов-лення опороздатност та функци уражених кiнцiвок.
Рисунок 7. Рентгенограма л'!вого кульшового суглоба хворо1 Н. з диспластичним коксартрозом IV ст. (А); пластиковий прототип кульшово1 западини: виявлено дефекти 11А за W.G. Paprosky [9], виконана передоперацйна прим!рка фрезами (Б); рентгенограф!я тсля оперативного втручання: тотальне ендопротезування лiвого кульшового суглоба протезом Biomet Mellory head/Zimmer
Alloclassic (В)
Рисунок 8. Рентгенограма правого кол!нного суглоба хворо! М. з посттравматичним гонартрозом IV ст., варусною деформац!ею кол!нного суглоба (А); 3D-модель ураженого сегмента, визначений р!вень потр1бно/резекцИ (Б); рентгенограф'/я псля оперативного втручання: тотальне ендопротезу-вання правого колiнного суглоба протезом Zimmer LCCK, використаний аугмент медiального вирост-
ка великогомлковоi к!стки (В)
Рисунок 9. Комп'ютерна томограф1я (А) та 3D-реконструкцiя (Б) застарелого перелому боково! маси крижово! ^стки, переломiв лонно! та сднично! ксток хворого Л.; пластиковий прототип з ндивдуальною навгацйною системою для остеосинтезу крижово! кстки гвинтами (В); рентгенографiя псля оперативного втручання: МОС боково! маси крижово! кстки гвинтами, лонно!
кстки пластиною з гвинтами (Г)
Результати та обговорення
Найчастше пластиковi моделi застосовувались у про-цесi передоперацшно! пщготовки до складного та ревь зiйного ендопротезування кульшового суглоба (рис. 6). Ця технолопя дае можливiсть оцiнити розмiри дефектш, точно пiдiбрати ревiзiйну систему, визначити доЦль-нiсть використання аугментiв або юстково! пластики.
Пластик моделi можна обробляти фрезами. У разi необхщносп його можна простерилiзувати та взяти в операцшну. На рис. 7 подано рентгенографш хворо! до оперативного втручання (А), пiдготовку макета кульшово! западини при диспластичному коксар-трозi (Б) та результат ендопротезування кульшового суглоба (В).
Використання з метою визначення характеристик (локалiзацiя, величина) дефекпв кульшово! западини чи проксимального вщдшу стегново! ыстки та можливють примiрки iмплантацiйно! системи в передоперацшному перiодi хворих iз нестабшьшстю компонентiв ендопротезу кульшового суглоба, дис-пластичними коксартрозами, гетеротопiчною осифь кащею кульшового суглоба пластикового прототипу
дозволило зменшити час оперативного втручання, штраоперацшну крововтрату та добитися добрих функцюнальних результатiв. У пiсляоперацiйному перiодi показники бально! оцiнки за W.H. Harris [6] у 20 пащенпв вщмшш, в 11 — добрi. Строк спостере-ження становив 1 рш.
Приклад складного ендопротезування колiнного суглоба подано на рис. 8. У дооперацшному перiодi визначено рiвень потрiбно! резекци тiбiального плато та необхщнють застосування аугменту медiально-го виростка великогомшково! кiстки.
Проведення в дооперацшному перiодi ретельного обстеження суглоба з використанням адитивних тех-нологш у хворих, якi готувалися до складного ендопротезування колшного суглоба, дозволило досягти добрих функцюнальних результапв у ранньому шс-ляоперацiйному перюдь Показники альгофункцю-нального iндексу за M.G. Lequesne [8] у ще! категори хворих були в дiапазонi 2—3 балiв. Строк спостере-ження — 1 рш.
Ще одним важливим сегментом застосування 3D-моделювання та прототипування е його вико-
Рисунок 10. Рентгенограми хвороI С. 1з застар'шим уламковим переломом проксимального етмета-ф1за л1во)' великогомшковоI ^стки з! зм!щенням уламк'/в (А); пластиковий прототип ураженого сегмента (Б); рентгенографя псля оперативного втручання: вдкрита репозиц!я, МОС проксимального в'1дд'шу л!во! великогомшковоI кстки пластинами, гвинтами. Ксткова автопластика (В)
ристання при складних внутршньосуглобових переломах кiсток (рис. 9, 10). Пластиковий прототип дозволяе максимально точно оцшити характер перелому та спланувати оперативне втручання. Пластик добре обробляеться шструментами. Ми можемо щеально пiдiбрати фiксатори, вигнути 1х, нiби ви-конати операцiю до операцп. Це значно скорочуе час оперативного втручання та зменшуе кшьшсть можливих ускладнень. Прикладом цього може бути рис. 9: у хворого iз застаршим переломом боково1 маси крижово'1 кiстки, переломом лонно1 та сщнич-но1 кiсток (А) ми виготовили з термопластика та за-стосували в операцшнш iндивiдуальну навпацшну систему для остеосинтезу крижово1 ыстки гвинтами (Б). 1з звичайним штраоперацшним ЕОПом досягти коректного введення гвинпв в умовах спотворено! анатомп було б досить складним завданням.
Використання сучасних адитивних технологiй дозволило в 100 % (3 випадки — переломи шсток таза та 2 випадки — внутрiшньосуглобовi переломи дов-
гих исток) досягти консолщацп переломiв iз вщ-новленням опороздатност та функцп ураженого сегмента.
1снуе можливють друкувати кiстки разом iз суди-нами, пiсля 1х попереднього контрастування при ви-конаннi КТ.
В онкологи 3D-друк дозволяе визначити рiвень резекцп пухлини та оцiнити можливють ушкоджен-ня судин пiд час операцп. На рис. 11 подано прототип плечово1 кiстки, уражено1 метастазом раку нирки. На прохання хiрургiв вiзуалiзовано плечову артерiю.
Використання адитивних технологш з методикою друку судин шсля 1х попереднього контрастування у хворих з онколопчними захворюваннями кiсток (3 випадки) дозволило запобпти судинним i невроло-гiчним ускладненням пiд час оперативного втручання, вщновити опороздатнiсть та функцiю уражено1 кiнцiвки всiх прооперованих хворих. Строк спосте-реження — 6 мюящв.
Рисунок 11. Рентгенограми (А) та комп'ютерна томограф'т (Б) хвороI Н. з метастазом с-г нирки (нефректомiя в 2004 р.) у праву плечову кстку, патолопчним переломом, 2 кл. гр., станом п'кля МОС АЗФ, х1м1опроменево/ терапи; пластиковий прототип правоI плечовоI кстки з видленою плечовою артер!ею (В); рентгенограф!я псля оперативного втручання: резек^я н/3 плечовоI кстки, ¡ндивщуальне тотальне цементне ендопротезування правого лiктьового суглоба протезом Beznoska (Г)
Отже, наше дослщження доводить високу дiа-гностичну цiннiсть 3D-моделювання та прототипу-вання в дооперацшнш пiдготовцi хворих iз рiзною ортопедо-травматолопчно! патологiею. Викорис-тання адитивних технологш дозволило досягти до-брих i вiдмiнних функцiональних результатiв у всiх 45 обстежених хворих у ранньому шсляоперацшно-му перiодi, що доводить його високу ефектившсть та може бути рекомендовано як незамшний метод при шдготовщ до складних реконструктивних ортопедо-травматологiчних втручань.
Щодо перспектив вщносно розширення спектра ортопедично! патологи, де застосовуються адитивнi технологи, вже сьогодш нагальною потребою вважа-емо виготовлення пластикових прототишв при ран-нiх стадiях асептичного некрозу головки стегново! кiстки та пiдготовцi до !! тунелiзацií, багатоплощин-них деформащях кiнцiвок, при пiдготовцi до остео-томiй тощо.
Висновки
1. Проведене дослщження визначило високу дiагностичну цшшсть використання адитивних технологiй при дооперацшнш шдготовщ хворих iз рiзною ортопедо-травматологiчною пато-логiею.
2. 3D-моделювання та виготовлення пластикового прототипу дозволяе пщбрати оптимальну конструкцiю iмплантiв та визначити !х правильне просторове розташування пiд час пiдготовки до оперативного втручання, скоротити час оперативного втручання, зменшити кшьшсть штраоперацшних ускладнень.
3. Ця технологiя може бути рекомендована до впровадження в центри, яы займаються ревiзiйним i складним ендопротезуванням, остеосинтезом та он-коортопедiею.
Конфлiкт iнтересiв. Автори заявляють про вщ-сутнiсть конфлiкту iнтересiв при шдготовщ дано! статть
Список л^ератури
1. Боев В.Д. Компьютерное моделирование / В.Д. Боев, Р.П. Сыпченко. — М.: ИНТУИТ. РУ, 2010. — 349 с.
2. Королев А.Л. Компьютерное моделирование/ А.Л. Королев. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2010. — 232 с.
3. 3D-Printed Biopolymers for Tissue Engineering Application /Xiaoming LI., Rongrong C, Lianwen S. et al. // International Journal of Polymer Science. — 2014. — Article: ID 829145.
4. Application of the polystyrene model made by 3D-printing rapid prototyping technology for operation planning in revision lumbar discectomy / Li C., Yang M, Xie Y. et al. // J. Orthop. Sci. — 2015. — № 20. — P. 475-480.
5. Docquier P.L. Surgical navigation in paediatric orthopaedics/P.L. Docquier, L. Paul, V. Tran Duy//EFORT Open Rev. — 2016. — № 1. — P. 152-159.
6. Harris W.H. Traumatic artthritis of the hip after dislocation and acetabular fractures treatment by mold artroplasty. An end result study using a new method of ressult evalution / W.H. Harris //J. Bone Jt. Surg. — 1969. — Vol. 51-A. — P. 737-743.
7. https://www.rbc.ru/own_business/24/12/2015/567a885 29a794778d2f8bae4
8. Indexes of severity for osteoarthritis of the hip and knee. Validation-value in comparison with other assessment tests / Lequesne M.G., Mery C., Samson M, Gerard P. // Scand. J. Rheumatol. Suppl. — 1987. — Vol. 65. — P. 85-89.
9. Paprosky W. Acetabular defect classification and surgical reconstruction in revision arthroplasty: a 6-year follow-up evaluation / W. Paprosky, P. Perona, J. Lawrence // J. Arthroplasty. — 1994. — Vol. 9. — P. 33-44.
10. The current status and future prospects of computerassisted hip surgery / Inaba Y., Kobayashi N., Ike H. et al. // Journal of Orthopaedic Science. — 2016. — Vol. 21, № 2. — P. 107-115.
11. Userguided 3D-active contour segmentation of anatomical structures: significantly improved efficiency and reliability / Yushkevich P.A., Piven J., Hazlett H.C. et al. // Neuroimage. — 2006. — Vol. 31, № 31. — P. 1161117.
Отримано 30.11.2018 ■
Гайко Г.В., Галузинский О.А., Бурбурская С.В.
ГУ «Институт травматологии и ортопедии НАМН Украины», г. Киев, Украина
Использование ЗЭ-моделирования с изготовлением пластиковых прототипов в травматологии и ортопедии (клинические примеры)
Резюме. Проведены анализ эффективности и оценка диагностической ценности использования аддитивных технологий при дооперационной подготовке больных с ортопедо-травматологической патологией. Материалом исследования было 3D-моделирование и изготовление пластиковых прототипов в лаборатории медицинской 3D-печати ГУ «Институт травматологии и ортопедии НАМН Украины» у 45 пациентов соответствующего медицинского профиля. Определена высокая диагностическая ценность 3D-моделирования и прототипирования в дооперационной подготовке больных с различной ортопедо-травматологической патологи-
ей. Использование аддитивных технологий позволило достичь хороших и отличных функциональных результатов у всех 45 обследованных больных в раннем послеоперационном периоде, что доказывает высокую эффективность 3Б-моделирования и прототипирования, а методика может быть рекомендована как незаменимый метод при подготовке к сложным реконструктивным ортопедо-травматологиче-ским вмешательствам.
Ключевые слова: компьютерное 3Б-моделирование; пластиковые прототипы; диагностическая ценность; дооперационная подготовка больных; ортопедо-травматологическая патология
H.V. Haiko, O.A. Haluzynskyi, S.V. Burburska
State Institution "Institute of Traumatology and Orthopaedics of the NAMS of Ukraine", Kyiv, Ukraine
Using 3D modeling with the manufacture of plastic prototypes in traumatology and orthopedics (clinical examples)
Abstract. Background. The analysis of the effectiveness and evaluation of the diagnostic value of the use of additive technologies in the preoperative preparation of patients with orthopedic and trauma pathology were carried out. Materials and methods. The research material was 3D modeling and production of plastic prototypes in the laboratory of medical 3D printing of the Institute of Traumatology and Orthopedics of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine in 45 patients of the corresponding medical profile. Results. The conducted research proves the high diagnostic value of 3D modeling and prototyping in the surgical preparation of patients with different orthopedic and traumatic pathology. The use of additive technologies has allowed achieving good and excellent functional results in all 45 patients in the early postoperative period, which proves its high efficiency and can be recommended as an indispensable method in preparing for complex reconstructive orthopedic and traumatic interventions. With regard to the prospects for the expansion of the spectrum of orthopedic pathology, where additive
technologies are used, the urgent need is the production of plastic prototypes in the early stages of aseptic necrosis of the femoral head and the preparation for its tunneling, multiplane deformations of the limbs in preparation for osteotomy, etc. Conclusions. The conducted research has determined the high diagnostic value of the use of additive technologies in the surgical preparation of patients with different orthopedic and traumatic pathology. 3D simulation and manufacturing of a plastic prototype allows you to choose the optimal design of implants and determine their correct spatial location during the preparation for surgical intervention, reduce the time of surgical intervention, reduce the number of intraoperative complications. This technology can be recommended for implementation in the centers involved in revision and complex endoprosthetics, osteosynthesis and oncorthopedics.
Keywords: computer 3D modeling; plastic prototypes; diagnostic value; preoperative training of patients; orthopedic and traumatic pathology
