Использование 3D-технологий в мини-инвазивной хирургии травм костей таза

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Благодаря технологическому прогрессу в травматологии появляется больше возможностей для применения мини-инвазивных методов лечения травм тазового кольца. Однако остается актуальной проблема мальпозиции имплантатов ввиду затрудненной интраоперационной визуализации и рисков послеоперационных осложнений.

Цель исследования — оценка эффективности использования 3D-печати на этапах предоперационной подготовки и интраоперационной навигации в мини-инвазивной хирургии травм костей таза.

Материал и методы. В настоящем исследовании представлен опыт хирургического лечения 53 пациентов с различными травмами костей таза с использованием аддитивных технологий. Пациенты поделены на 3 группы в зависимости от локализации повреждения: группа 1 — с изолированной травмой заднего полукольца; группа 2 — с травмой заднего и переднего полукольца; группа 3 — с травмой заднего, переднего полукольца и вертлужной впадины. Предложенная методика предполагает использование программного обеспечения для формирования цифровой модели, 3D-печать на принтере, проведение предоперационной расширенной подготовки на пластиковой модели, стерилизацию модели и использование ее для навигации во время проведения операции для точности позиционирования металлофиксаторов в заданных направлениях.

Результаты. Из исследования выбыло 5 пациентов (3 иностранца, 1 пациент переведен в психосоматическое отделение смежного лечебного учреждения, 1 пациент скончался в результате тромбоэмболии легочной артерии через 1,5 мес. после операции). На момент написания статьи в исследовании осталось 48 пациентов: рентгенологические признаки консолидации переломов отмечены в 43 (90%) случаях, в остальных 5 (10%) случаях срок наблюдения был меньше среднего срока сращения (3 мес.). Функциональный результат через 8 мес. после операции у 43 пациентов с подтвержденной консолидацией по шкале Majeed в 1-й группе составил 92 балла, во 2-й группе — 89 баллов, 3-й — 74 балла. У 2 пациентов из 2-й группы после консолидации переломов наблюдалась миграция винта в задних отделах таза, связанная с остеопоротическими изменениями. Иных осложнений отмечено не было.

Заключение. Адекватная репозиция и надежная мини-инвазивная фиксация травм тазового кольца в сочетании с 3D-технологиями в хирургии таза при морфо-анатомической вариативности строения костей таза имеет большое значение для раннего функционального восстановления пациентов, снижает частоту мальпозиции имплантатов и уменьшает риск отдаленных последствий травмы. Проведенное ретроспективное исследование продемонстрировало актуальность, безопасность и надежность технологии 3D-печати для улучшения диагностики и результатов лечения пациентов с травмами костей таза.

Об авторах

Сергей Викторович Донченко

ГБУЗ «Московский многопрофильный научно-клинический центр им. С.П. Боткина ДЗ г. Москвы»; ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: don_03@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3341-7446

канд. мед. наук

Россия, г. Москва; г. Москва

Карен Альбертович Егиазарян

ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России

Email: egkar@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6680-9334

д-р мед. наук, профессор

Россия, г. Москва

Андрей Алексеевич Прохоров

ГБУЗ «Московский многопрофильный научно-клинический центр им. С.П. Боткина ДЗ г. Москвы»

Email: dr.prohorov.aa@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4130-1307
Россия, г. Москва

Алексей Васильевич Шабунин

ГБУЗ «Московский многопрофильный научно-клинический центр им. С.П. Боткина ДЗ г. Москвы»

Email: glavbotkin@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0002-0522-0681

д-р мед. наук, профессор, академик РАН

Россия, г. Москва

Александр Дмитриевич Рубцов

ГБУЗ «Московский многопрофильный научно-клинический центр им. С.П. Боткина ДЗ г. Москвы»

Email: alexRUB97@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-6066-3768
Россия, г. Москва

Александр Михайлович Немнонов

ГБУЗ «Московский многопрофильный научно-клинический центр им. С.П. Боткина ДЗ г. Москвы»

Email: anabolik177@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-5595-3412
Россия, г. Москва

Список литературы

  1. Liaw C.Y., Guvendiren M. Current and emerging applications of 3D printing in medicine. Biofabrication. 2017;9(2):024102. doi: 10.1088/1758-5090/aa7279.
  2. Иванов П.А., Заднепровский Н.Н., Неведров А.В., Каленский В.О. Внутрикостная фиксация переломов лонной кости штифтом с блокированием: первый клинический опыт. Травматология и ортопедия России. 2018;24(4):111-120. doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-111-120. Ivanov P.A., Zadneprovsky N.N., Nevedrov A.V., Kalensky V.O. Pubic Rami Fractures Fixation by Interlocking Intramedullary Nail: First Clinical Experience. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2018;24(4):111-120. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-111-120.
  3. Загородний Н.В., Солод Э.И., Кукса Д.Н., Абдулхабиров М.А., Петровский Р.А., Аганесов Н.А. и др. Мини-инвазивная фиксация лонного сочленения с применением транспедикулярной системы при множественных повреждениях таза. Вестник национального медико-хирургического Центра им. Н.И. Пирогова. 2022;17(2):119-124. doi: 10.25881/20728255_2022_17_2_119. Zagorodny N.V., Solod E.I., Kuksa D.N., Abdulhabirov M.A., Petrovsky R.A., Aganesov N.A. et al. Minimally invasive fixation of the pubic symphysis using a transpedicular system in case of polyfocal pelvic injury. Bulletin of Pirogov National Medical and Surgical Center. 2022;17(2):119-124. (In Russian). doi: 10.25881/20728255_2022_17_2_119.
  4. Егиазарян К.А., Старчик Д.А., Гордиенко Д.И., Лыско А.М. Современное состояние проблемы лечения пациентов с продолжающимся внутритазовым кровотечением вследствие нестабильных повреждений тазового кольца. Политравма. 2019;(1):75-81. Egiazaryan K.A., Starchik D.A., Gordienko D.I., Lysko A.M. Modern condition of problem of treatment of patients with ongoing intrapelvic bleeding after unstable pelvic ring injuries. Polytrauma. 2019;(1):75-81. (In Russian).
  5. Dienstknecht T., Berner A., Lenich A., Nerlich M., Fuechtmeier B. A minimally invasive stabilizing system for dorsal pelvic ring injuries. Clin Orthop Relat Res. 2011;469(11):3209-3217. doi: 10.1007/s11999-011-1922-y.
  6. Zhu L., Wang L., Shen D., Ye T.W., Zhao L.Y., Chen A.M. Treatment of pelvic fractures through a less invasive ilioinguinal approach combined with a minimally invasive posterior approach. BMC Musculoskelet Disord. 2015;16:167. doi: 10.1186/s12891-015-0635-x.
  7. Templeman D., Schmidt A., Freese J., Weisman I. Proximity of iliosacral screws to neurovascular structures after internal fixation. Clin Orthop Relat Res. 1996;(329): 194-198. doi: 10.1097/00003086-199608000-00023.
  8. Starr A.J., Nakatani T., Reinert C.M., Cederberg K. Superior pubic ramus fractures fixed with percutaneous screws: what predicts fixation failure? J Orthop Trauma. 2008;22(2):81-87. doi: 10.1097/BOT.0b013e318162ab6e.
  9. Mostert C.Q.B., Timmer R.A., Krijnen P., Meylearts S.A.G., Schipper I.B. Rates and risk factors of complications associated with operative treatment of pelvic fractures. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2023;33(5):1973-1980. doi: 10.1007/s00590-022-03375-z.
  10. Kanakaris N.K., Giannoudis P.V. Pubic Rami fractures. In: Trauma and orthopaedic classifications: a comprehensive overview. London: Springer-Verlag; 2015. р. 275-276.
  11. Denis F., Davis S., Comfort T. Sacral fractures: an important problem. Retrospective analysis of 236 cases. Clin Orthop Relat Res. 1988;227:67-81.
  12. Fedorov A., Beichel R., Kalpathy-Cramer J., Finet J., Fillion-Robin J.C., Pujol S. et al. 3D Slicer as an Image Computing Platform for the Quantitative Imaging Network. Magnetic Resonance Imaging. 2012; 30(9):1323-1341. doi: 10.1016/j.mri.2012.05.001.
  13. Roberts C.S., Pape H.C., Jones A.L., Malkani A.L., Rodriguez J.L., Giannoudis P.V. Damage control orthopaedics: evolving concepts in the treatment of patients who have sustained orthopaedic trauma. Instr Course Lect. 2005;54:447-462.
  14. Routt M.L. Jr., Kregor P.J., Simonian P.T., Mayo K.A. Early results of percutaneous iliosacral screws placed with the patient in the supine position. J Orthop Trauma. 1995;9:207-214. doi: 10.1097/00005131-199506000-00005.
  15. Giannoudis P.V., Tzioupis C.C., Pape H.C., Roberts C.S. Percutaneous fixation of the pelvic ring: an update. J Bone Joint Surg Br. 2007;89(2):145-154. doi: 10.1302/0301-620X.89B2.18551.
  16. Starr A.J., Walter J.C., Harris R.W., Reinert C.M., Jones A.L. Percutaneous screw fixation of fractures of the iliac wing and fracture-dislocations of the sacro-iliac joint (OTA Types 61-B2.2 and 61-B2.3, or Young-Burgess “lateral compression type II”pelvic fractures). J Orthop Trauma. 2002;16:116-123. doi: 10.1097/00005131-200202000-00008.
  17. Barei D.P., Shafer B.L., Beingessner D.M., Gardner M.J., Nork S.E., Routt M.C. The impact of open reduction internal fixation on acute pain management in unstable pelvic ring injuries. J Trauma. 2010;68:949-953. doi: 10.1097/TA.0b013e3181af69be.
  18. Bishop J.A., Routt M.L. Jr. Osseous fixation pathways in pelvic and acetabular fracture surgery:osteology, radiology, and clinical applications. J Trauma Acute Care Surg. 2012;72:1502-1509. doi: 10.1097/TA.0b013e318246efe5.
  19. Hinsche A.F., Giannoudis P.V., Smith R.M. Fluoroscopy-based multiplanar image guidance for insertion of sacroiliac screws. Clin Orthop Relat Res. 2002;(395): 135-144. doi: 10.1097/00003086-200202000-00014.
  20. Zwingmann J., Konrad G., Mehlhorn A.T., Südkamp N.P., Oberst M. Percutaneous iliosacral screw insertion: malpositioning and revision rate of screws with regards to application technique (navigated vs. conventional). J Trauma. 2010;69(6):1501-1506. doi: 10.1097/TA.0b013e3181d862db.
  21. Konrad G., Zwingmann J., Kotter E., Südkamp N., Oberst M. Variability of the screw position after 3D-navigated sacroiliac screw fixation. Influence of the surgeon’s experience with the navigation technique. Unfallchirurg. 2010;113(1):29-35. (In German). doi: 10.1007/s00113-008-1546-1.
  22. Balling H. 3D image-guided surgery for fragility fractures of the sacrum. Oper Orthop Traumatol. 2019;31(6):491-502. (In English). doi: 10.1007/s00064-019-00629-8.
  23. Liu F., Yu J., Yang H., Cai L., Chen L., Lei Q. et al. Iliosacral screw fixation of pelvic ring disruption with tridimensional patient-specific template guidance. Orthop Traumatol Surg Res. 2022;108(2):103210. doi: 10.1016/j.otsr.2022.103210.
  24. Chepelev L., Wake N., Ryan J., Althobaity W., Gupta A., Arribas E. et al. Radiological Society of North America (RSNA) 3D printing Special Interest Group (SIG): guidelines for medical 3D printing and appropriateness for clinical scenarios. 3D Print Med. 2018;4(1):11. doi: 10.1186/s41205-018-0030-y.
  25. Skelley N.W., Smith M.J., Ma R., Cook J.L. Three-dimensional Printing Technology in Orthopaedics. J Am Acad Orthop Surg. 2019;27(24):918-925. doi: 10.5435/JAAOS-D-18-00746.
  26. Cai L., Zhang Y., Chen C., Lou Y., Guo X., Wang J. 3D printing-based minimally invasive cannulated screw treatment of unstable pelvic fracture. J Orthop Surg Res. 2018;13(1):71. doi: 10.1186/s13018-018-0778-1.
  27. Horas K., Hoffmann R., Faulenbach M., Heinz S.M., Langheinrich A., Schweigkofler U. Advances in the Preoperative Planning of Revision Trauma Surgery Using 3D Printing Technology. J Orthop Trauma. 2020;34(5):e181-e186. doi: 10.1097/BOT.0000000000001708.
  28. Matta J.M., Saucedo T. Internal fixation of pelvic ring fractures. Clin Orthop Relat Res. 1989;(242):83-97.
  29. Wu S., Chen J., Yang Y., Chen W., Luo R., Fang Y. Minimally invasive internal fixation for unstable pelvic ring fractures: a retrospective study of 27 cases. J Orthop Surg Res. 2021;16(1):350. doi: 10.1186/s13018-021-02387-5.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Этапы создания 3D-модели: a — сегментация DICOM-файлов с выделением костных структур таза в ПО 3D Slicer; b — постобработка полученной цифровой модели в ПО Autodesk Meshmixer; c — подготовка к 3D-печати; d — модель, напечатанная на FDM-принтере из PLA-пластика (полилактид, ПЛА)

Скачать (145KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Оценка проходимости и расположения оптимальных безопасных костных пространств: a — визуальный контроль (зеленые стрелки указывают на точки доступа к безопасным костным пространствам); b — рентген-контроль после операции, проведенной с использованием полученной 3D-модели

Скачать (76KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фотография 3D-модели костей таза с проведенными в теле S1 спицами (a) и ЭОП-снимки положения спиц (b)

Скачать (99KB)
Метаданные
5. Рис. 4 (а). Процесс и результат использования 3D-модели: a — модель, подготовленная к стерилизации;

Скачать (111KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Интраоперационная навигация: a — рентгенологический контроль; b — использование 3D-модели во время операции

Скачать (118KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».