ТРЁХМЕРНАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЛАЗЕРНОЕ СТЕРЕОЛИТОГРАФИЧЕСКОЕ ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИМПЛАНТАТОВ

Изготовление имплантатов для краниопластики является ярким примером единичного производства, так как каждый имплантат требует индивидуальной подгонки. Поэтому для изготовления имплантатов их пресс-форм используется технология оперативного изготовления вещественных копий компьютерных моделей трехмерных объектов - лазерную стереолитографию. С ее помощью за несколько часов можно получить пластиковые копии объектов разных объемов, в том числе черепа. Трехмерная компьютерная модель черепа, имплантатов и их пресс-форм являются исходными для лазерной стереолитографии. Моделирование имплантатов и их пресс-форм проводится с использованием технологий «симметрии черепа» и на основе банка данных - «виртуальный донор».

Рис. 1. Схема изготовления пластиковых копий фрагментов черепа пациентов: результат исследования пациента на КТ преобразовывается с помощью пакета 3Dview в трехмерную компьютерную модель в STL формате. Набор томограмм упаковывается, архивируется и по электронной сети пересылается в стереолитографический центр. Изготовление лазерной стереолитографической пластиковой модели фрагмента черепа, имплантата и его пресс формы в зависимости от объема составляют от 4 до 10 часов. Полученные модели доставляются в Институт, где подвергаются стерилизации. Временные рамки общей схемы в среднем составляют от 24 до 48 часов.

Рис. 2. Компьютерное моделирование на основе принципа симметрии черепа

Рис. 3. Компьютерное моделирование на основе использования банка данных («виртуальный донор»).

Рис. 4. Стереолитографические полномасштабные модели черепа, имплантата и пресс-формы для его изготовления.

Дальнейший этап - прототипирование трехмерной компьютерной модели объектов. Лазерная стереолитография, современный метод трехмерной печати, позволяет «выращивать» трехмерные объекты из жидкой фотополимеризующейся композиции (ФПК). Средние сроки печати имплантатов и их пресс-форм составляют 6-14 часов, а весь процесс от СКТ до моделей занимает от 1,5 до 3 суток.

Стерилизация моделей осуществляется с помощью газовой стерилизации (EO -этиленоксидом) .

Имплантаты изготавливаются на основе их стереолитографических пресс-форм из современных биосовместимых PMMA

(полиметилметокрилаты). Наличие пресс-формы позволяет изготовить имплантат как интраоперационно в стерильных условиях, так и до операции с последующей стерилизацией имплантата. В последнем случае сокращается время операции, полимеризация PMMA имплантата, сопровождающаяся экзотермической реакцией, происходит вне раны. У хирурга не лимитировано время для изготовления в пресс-форме имплантата, поскольку эта процедура требует определенного опыта в силу быстро меняющейся текучести и пластичности материала. Окончательная доработка и подгонка имплантата осуществляется во время операции с помощью высокоскоростных фрез.

Следует отметить, что при каждой локализации дефектов есть свои проблемы и сложности. Так, при лобно-орбитальной локализации, наибольшую сложность представляет конфигурация крыши орбиты, кривизна бровной дуги, лобного бугра. В дополнение в процессе изготовления имплантата на основе пресс-форм возможно также использование стереолитографической модели черепа, позволяющей производить тщательную подгонку имплантата перед фиксацией. При наличии дефекта в лобной области необходимо добиться того, чтобы имплантат не контактировал с лобной пазухой. В случаях локализации дефекта в области лобных пазух предпочтительно использовать сетчатые титановые конструкции. Последние также возможно моделировать на основе стреолитографических пресс-форм имплантатов. При контакте с лобными пазухами их необходимо герметично закрывать только аутотканями, (ротированный надкостнично-апоневротический лоскут) после их тщательной санации.

При обширных дефектах и особенно при дефектах базально-лобновисочной локализации даже идеальная подгонка имплантата к краям костного дефекта иногда даёт только удовлетворительный косметический результат. Это чаще всего обусловлено рубцовыми перерождениями, атрофией височной мышцы.

Применение компьютерного моделирования и лазерной стереолитографии при дефектах любых размеров в лобно-теменнозатылочной областях улучшает качество их реконструктивного пластического закрытия с хорошим косметическим результатом.