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

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).