Это исследование направлено на создание 3D-печатной модели поясничного позвонка для конкретного пациента, которая содержит модели позвонков и спинномозговых нервов, объединенные из данных компьютерной томографии высокого разрешения (HRCT) и МРТ-Диксона.
Селективная дорсальная ризотомия (SDR) – это сложная, рискованная и сложная операция, при которой ламинэктомия должна не только обнажить адекватное хирургическое поле зрения, но и защитить спинномозговые нервы пациента от травм. Цифровые модели играют важную роль в предоперационном и внутриоперационном SDR, поскольку они могут не только лучше знакомить врачей с анатомической структурой операционного участка, но и предоставлять точные координаты хирургической навигации для манипулятора. Это исследование направлено на создание цифровой 3D-модели поясничного позвонка для конкретного пациента, которую можно использовать для планирования, хирургической навигации и обучения операции SDR. Модель для 3D-печати также изготавливается для более эффективной работы во время этих процессов.
Традиционные ортопедические цифровые модели почти полностью основаны на данных компьютерной томографии (КТ), которая менее чувствительна к мягким тканям. Слияние костной структуры с помощью КТ и нейронной структуры с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) является ключевым элементом для реконструкции модели в этом исследовании. Конкретная цифровая 3D-модель пациента реконструируется для реального внешнего вида хирургической области и показывает точное измерение межструктурных расстояний и регионарную сегментацию, что может эффективно помочь в предоперационном планировании и обучении SDR. Прозрачный материал костной структуры модели, напечатанной на 3D-принтере, позволяет хирургам четко различать относительную взаимосвязь между спинномозговым нервом и позвоночной пластинкой оперируемого сегмента, улучшая их анатомическое понимание и пространственное чувство структуры. Преимущества индивидуализированной цифровой 3D-модели и ее точная взаимосвязь между спинномозговыми, нервными и костными структурами делают этот метод хорошим выбором для предоперационного планирования операции SDR.
Спастическим церебральным параличом страдает более половины всех детей с церебральным параличом1, что приводит к контрактурам сухожилий, аномальному развитию скелета и снижению подвижности, что значительно влияет на качество жизни пострадавших детей2. В качестве основного хирургического метода лечения спастического церебрального паралича селективная дорсальная ризотомия (SDR) была полностью одобрена и рекомендована многими странами 3,4. Тем не менее, сложный и рискованный характер хирургии SDR, включая точное разрезание пластинки, позиционирование и диссоциацию нервных корешков, а также разрыв нервных волокон, представляет собой серьезную проблему для молодых врачей, которые только начинают заниматься SDR в клинической практике; кроме того, кривая обучения SDR очень крутая.
В традиционной ортопедической хирургии хирурги должны мысленно интегрировать все предоперационные двумерные (2D) изображения и создать 3D-хирургический план5. Этот подход особенно сложен для предоперационного планирования, включающего сложные анатомические структуры и хирургические манипуляции, такие как SDR. Благодаря достижениям в области медицинской визуализации и компьютерных технологий 2D-осевые изображения, такие как компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ), могут быть обработаны для создания виртуальных 3D-моделей с анатомией конкретного пациента6. Благодаря улучшенной визуализации хирурги могут анализировать эту обработанную информацию, чтобы ставить более подробные диагнозы, планировать и хирургические вмешательства с учетом состояния пациента. В последние годы применение технологии мультимодального слияния изображений в ортопедии постепенно привлекает внимание7. Эта технология может объединять изображения КТ и МРТ, значительно повышая точность цифровой аналоговой 3D-модели. Однако применение этой методики в предоперационных моделях СКЗ еще не исследовано.
Точное позиционирование пластинки и спинномозгового нерва, а также точное разрезание во время операции SDR имеют решающее значение для успешных результатов. Как правило, эти задачи основаны на опыте экспертов и неоднократно подтверждаются С-дугой во время операции, что приводит к сложному и трудоемкому хирургическому процессу. Цифровая 3D-модель служит основой для будущей хирургической навигации SDR, а также может быть использована для предоперационного планирования процедур ламинэктомии. Эта модель объединяет костную структуру из КТ и структуру спинномозгового нерва из МРТ и присваивает разные цвета участкам поясничных позвонков, отмеченным для разрезания в соответствии с хирургическим планом. Такие голографические модели для 3D-печати для SDR не только облегчают предоперационное планирование и моделирование, но и выводят точные координаты 3D-навигации на интраоперационный роботизированный манипулятор для точной резки.
Это исследование обеспечивает рабочий процесс для создания предоперационной модели 3D-печати поясничного отдела позвоночника у пациентов с церебральным параличом с целью облегчения предоперационного планирования операции SDR и улучшения анатомической подготовки на основе конкретно?…
The authors have nothing to disclose.
Эта публикация была поддержана Пекинским муниципальным фондом естественных наук (L192059).
J55 Prime 3D-Printer | Stratasys | J55 Prime | Manufacturing the model |
MATLAB | MathWorks | 2022B | Computing and visualization |
Mimics | Materialise | Mimics Research V20 | Model format transformation |
Tools for volum fusion | Intelligent Entropy | VolumeFusion V1.0 | Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for CT/MRI fusion |