جراحی تومور لگن و بازسازی به وسیله پروتز شخصی‌سازی‌شده تولید شده به روش پرینت سه بعدی – قسمت چهارم

نتایج و جمع بندی

علاوه بر جراحی تومور لگن، نحوه تولید و قرارگیری پروتز نیز در دمان هائز اهمیت است. در مقایسه با روش‌های تولید سنتی، تکنولوژی ساخت افزایشی مزیت‌هایی از جمله طراحی سفارشی و منحصر به بیمار، قیمت پایین و بازده و کارایی بیشتر تولیدات را در زمینه‌های درمانی به همراه خواهد داشت.

به دلیل پیچیدگی‌های آناتومیکی استخوان لگن، خارج‌سازی و رزکسیون تومور و جای‌گذاری پروتز همچنان مساله‌ای چالشی در درمان بیماران مبتلا به تومور بدخیم است. علاوه بر این از آنجایی که تومور لگن عموما در نزدیکی عروق خونی اصلی، عصب‌ها و اندام‌های سیستم گوارش و مثانه قرار دارد کنترل موقعیت و جهت ابزار‌های برش و اره و حفظ فاصله با ارگان‌ها حساس در حین جراحی تومور لگن دشوار است. علاوه بر این بر خلاف پروتز‌های قدیمی استفاده از ابزار‌های معمول برای جای‌گذاری پروتز‌های شخصی‌سازی شده قابل استفاده نیستند و امکان عدم تطابق و اختلاف مکان نهایی پروتز با موقعیت ایده‌آل آن که در طراحی پیش از جراحی در نظر گرفته شده وجود خواهد داشت.

به کمک سیستم نویگیشن جراحی ارائه شده، روش جدیدی برای کالیبراسیون پروتز شخصی‌سازی شده و مسیریابی آنی و لحظه‌ای آن در حین جایگذاری در جراحی فراهم شده است.

ارزیابی دقت روش ارائه شده نشان می‌دهد دقت جای‌گذاری پروتز از طریق سیستم راهنمایی ارائه شده تا مقدار 0.75 میلیمتر قابل افزایش است که این میزان بیش از چهار برابر بهتر از جای‌گذاری ایمپلنت بدون استفاده از سیستم نویگیشن است. بنابراین این مقدار برای رسیدن به نتایج بالینی مورد نیاز در بازسازی لگن کافی و مناسب است.

در آینده نزدیک، امکان استفاده از این ابزار به طور مستقیم در سیستم راهنمای جراحی ما استفاده خواهد شد و از طریق قابلیت و قدرت بالای پردازش آن به کمک تکنولوژی پردازنده‌های گرافیکی در بافت نرم نیز شبیه‌سازی خواهد شد. به علاوه ارزیابی‌های بالینی بیشتری برای صحه گذاری بهره‌وری و کارایی سیستم نویگیشن صورت خواهد گرفت.

جراحی تومور لگن

جراحی خارج‌سازی تومور لگن و بازسازی به وسیله پروتز شخصی‌سازی‌شده تولید شده به روش پرینت سه بعدی – قسمت سوم

در این مطالعه، روشی برای کالیبره کردن پروتز شخصی‌سازی‌شده ارائه شده و سیستم نویگیشنی معرفی شده که حاوی تصاویر پزشکی بیمار، بازسازی سه‌بعدی، طرح درمان برنامه‌ریزی‌ شده قبل از عمل، کالیبراسیون، جای‌گذاری درست ایمپلنت و مسیریابی در حین جراحی را شامل می‌شود. به کمک این سیستم نویگیشن، دقت خارج‌سازی تومور لگن و جای‌گذاری پروتز ارتقا پیدا میکند و قابلیت اعتماد و امنیت در روند جراحی به وجود می‌آید. روند کاری سیستم نویگیشن به این صورت است:

۱ – تقسیم‌بندی تصاویر: بر اساس اطلاعات تصاویر سی‌تی‌اسکن‌ بیمار، مرز‌ها، رشد هر ناحیه و روش‌های کانتورینگ برای قسمت‌های مختلف لگن، تومور، مثانه و … معین می‌شوند.

۲- بازسازی سه‌بعدی: در مرحله بعدی مدل سه‌بعدی مجازی از طریق الگوریتم راهپیمایی مکعب‌ها (marching cubes algorithm) بازسازی می‌شود.

۳- طراحی پیش از جراحی روند درمان: روند و طراحی درمان پیش از جراحی از طریق اندازه‌گیری‌های هندسی سه‌بعدی و بهینه‌سازی مسیر حرکت برش استخوان و استئوتومی، شبیه‌سازی جای‌گذاری ایمپلنت و … انجام می‌شود. به علاوه، موقعیت و جهت قرار‌گیری پروتز برای جلوگیری از آسیب رسیدن به ساختارهای آناتومیک تنظیم می‌شود.

۴- طراحی و تولید به روش پرینت سه‌بعدی پروتز شخصی‌سازی‌شده: طراحی پروتز از طریق همکاری با جراح‌ها صورت می‌گیرد. در مرحله بعد تولید پروتز سفارشی از جنس آلیاژ تیتانیوم از طریق دستگاه پرینتر سه‌بعدی صورت میگیرد.

۵-  کالیبراسیون ابزار‌های جراحی و پروتز : کالیبراسیون روند جراحی قبل از شروع جراحی با سیستم نویگیشن مورد نیاز است تا از طریق آن حرکات پروتز پرینت سه‌بعدی یا ابزار‌های جراحی به نسبت چهارچوب مبدا‌ء که به آنها متصل است قابل نمایش باشد.

۶- رجیستر کردن: پروسه رجیستر کردن به معنای تطبیق دادن دو سیستم مختصاتی بر روی یکدیگر است و به این معناست که تصاویر آماده شده قبل از جراحی با شرایط بیمار بر روی تخت جراحی بر روی یک مختصات یکسان قرار بگیرند.

۷- مسیریابی و نمایش آنی و در لحظه از خارج‌سازی تومور لگن و قرارگیری ایمپلنت : پس از اتمام پروسه کالیبراسیون و رجیسترکردن، امکان مسیریابی و جهت‌یابی ابزار‌های جراحی و مشاهده شبیه‌سازی آن بر روی مانیتور به صورت آنی و برلحظه امکان‌پذیر می‌شود. در طول روند قرارگیری پروتز، تصاویر مدل مجازی پروتز در نمای دوبعدی و سه‌بعدی نمایش داده می‌شود تا کارایی و بهره‌وری جای‌گذاری مورد ارزیابی قرار گیرد.

جراحی خارج‌سازی تومور استخوان لگن و بازسازی به وسیله پروتز شخصی‌سازی‌شده تولید شده به روش پرینت سه بعدی – قسمت دوم

در قسمت اول به خارج‌سازی تومور استخوان لگن در دهه‌های گذشته و ریسک و عوارض‌های این عمل، و همچنین مزیت پروتز‌های شخصی سازی‌شده اشاره شد.

در مقالات منتشر شده برخی از کاربرد‌های پروتز‌های شخصی‌سازی شده ارتوپدی گزارش شده است. دمانگ و همکارانش در تحقیقی نشان دادند پروتز‌های شخصی‌سازی شده آتروپلاستی مفصل تک بخشی زانو برای پوشش استخوان تیبیا نتایج کوتاه مدت بالینی و رادیولوژیک بسیار بهتری به نسبت ایمپلنت‌های تجاری آماده موجود خواهند داشت.

با پیشرفت شگرف روش‌های تولید پرینت سه‌بعدی در سال‌های اخیر تحول عظیمی در علوم مختلف از جمله مهندسی و پزشکی شکل‌ گرفته است. در مقایسه با روش‌های سنتی طراحی و تولید به کمک کامپیوتر، پرینتر‌های سه‌بعدی امکان ساخت محصولات و پروتز‌ها را به صورت مستقیم از مدل مجازی سه‌‌بعدی و با هندسه‌های بسیار پیچیده‌تر خواهند داشت. به همین دلیل این تکنولوژی ایده‌های درمانی جدیدی در جراحی‌های فک و صورت، ارتوپدی و … بوجود آورده است. اخیرا، با پیشرفت روز‌افزون تکنولوژی تولید افزودنی، ماشین‌های پرینت سه‌بعدی جدیدی با قابلیت تولید قطعات فلزی با استفاده از پودر‌های آلیاژی معرفی شده‌اند. برای مثال جاردینی و همکارانش با استفاده از یک پروتز سفارشی تولید شده به روش پرینت سه‌بعدی ضایعه بزرگی در ناحیه جمجمه را درمان کردند. کیوکا و همکارانش با استفاده از تکنولوژی پرینت سه‌بعدی از مش تیتانیومی سفارشی برای هدایت مصنوعی احیا استخوان‌های آرک ماگزیلا تحلیل رفته استفاده کردند. با این وجود کاربرد این تکنولوژی در بازسازی تومور استخوان لگن به ندرت در مقالات گزارش شده است.

با این اوصاف مشکلات این نوع جراحی مشهود است. به دلیل عمق زیاد و پیچیدگی ساختار آناتومیک ناحیه استخوان لگن و بافت‌های اطراف، امکان شناسایی راحت استخوان تومور در مراحل اولیه پیشرفت بیماری وجود ندارد و دقت و اطمینان از خارج شدن کامل تومور قابل ارزیابی نیست. علاوه بر این، جایگذرای پروتز شخصی‌سازی‌شده تولید شده به روش پرینت سه‌بعدی در حین جراحی به کمک ابزار‌های رایج و قدیمی در مکان و با زاویه مناسب و متناسب با طراحی‌های پیش از عمل دشوار است.

در بخش بعدی روش جدید مورد استفاده برای حل مشکل جای‌گذاری این نوع ایمپلنت‌ها معرفی خواهد شد.