Tietokonepohjainen algoritmi potilaskohtaisille implanteille kranioplastiaan potilailla, joilla on kallovaurioita (CAPSID)

Potilaat, joilla on kallovaurioita kallonpoiston jälkeen, esimerkiksi kasvaimen resektio, päävamma, aivohalvaus, tarvitsevat luun uudelleenistutuksen jälkeenpäin. Joissakin olosuhteissa heidän omaa luutaan ei voida istuttaa uudelleen infektion, kasvaimen infiltraation, luuvaurion tai aseptisen luunekroosin vuoksi. Näissä tapauksissa potilaskohtainen implantti (PSI) on suunniteltava sopimaan potilaan kallovaurioon. PSI-valmistuksessa käytetään tällä hetkellä useita materiaaleja, kuten titaania, polyeetteri-eetteriketonia (PEEK) tai polymetyylimetyyliakrylaattia (PMMA). Tällä hetkellä PSI:t ovat kaupallisesti saatavilla eri yrityksiltä (DePuy Synthes®, EOS®, Xilloc®). Kaupallisesti saatavan PSI:n korkeita kustannuksia lukuun ottamatta kestää yleensä useita viikkoja, ennen kuin suunniteltu ja valmistettu PSI toimitetaan sairaalaan valmiina uudelleenistutusta varten.

Toisaalta menetelmän ohjelmistopohjaiseen PSI-suunnitteluun ja PSI:n intraoperatiiviseen valmistukseen steriileissä olosuhteissa kuvasivat Stieglitz et ai. Tätä menetelmää käytetään tällä hetkellä Bernin neurokirurgian osaston jokapäiväisillä klinikoilla. Lyhyesti sanottuna PSI:n suunnittelu perustuu potilaan pään, jossa on kallovaurio, leikkausta edeltävään TT-skannaukseen, BrainLab® lataa ja käsittelee kuvantamistietojoukon IPlanNet-ohjelmistolla. Ohjelmiston avulla suunnitellaan ja tulostetaan 3D-malli PSI:n negatiivimuotista. Leikkaussalissa PSI valmistetaan steriileissä olosuhteissa PSI-muotilla. PSI-muotin suunnittelu IPlanNetin avulla on vaativa ja kestää muutaman tunnin riippuen suunniteltavan kotelon monimutkaisuudesta. Joissain tapauksissa valmistetun PSI-muotin tarkkuus ei ole optimaalinen, joten kirurgin on intraoperatiivisesti sopeuduttava epätarkkuuteen saavuttaakseen parhaat kosmeettiset ja toiminnalliset tulokset leikkauksen keston kustannuksella, joka on tunnettu riskitekijä leikkauksen jälkeiselle haavainfektiolle ja muita perioperatiivisia komplikaatioita.

Siksi tutkijat ovat kehittäneet automatisoidun tietokonepohjaisen algoritmin PSI-suunnittelulle (CAPSID). Tämän työkalun avulla voidaan laskea ja suunnitella tarkka PSI ja sitä vastaava muotti potilaan leikkausta edeltävän TT-kuvan perusteella 5-15 minuutissa ja tulostaa vastaava muotti. Tämä vaihe on automatisoitu ja siten riippumaton neurokirurgien kokemuksesta ja taidoista 3D-käsittelyohjelmistoissa. Muottia voidaan käyttää implantin intraoperatiiviseen valmistukseen steriileissä olosuhteissa yleisellä tavalla, kuten edellä on kuvattu. Tämän toimenpiteen kliinisen käyttöönoton mahdollisia etuja olisi PSI:n suurempi tarkkuus verrattuna tavanomaiseen PSI-valmistusmenetelmään, jolla on paremmat kosmeettiset tulokset, alhaisemmat kustannukset ja nopeampi saatavuus ja tuotanto, mikä johtaisi lyhyempään odotusaikaan potilaalle, ja tämän seurauksena. Suurempi tarkkuus johtaa lyhyempään toiminta-aikaan, mikä vähentää potilaalle aiheutuvien leikkauksen haittatapahtumien riskiä. Lisäksi tämän uuden menetelmän käyttökelpoisuuden osoittaminen voi johtaa uusiin konsepteihin tietokonepohjaisten potilaskohtaisten implanttien alalla nykyaikaisessa lääketieteessä yleensä. Kliininen tutkimus on tarpeen, jotta voidaan todistaa tutkijoiden PSI-suunnittelun tietokonepohjaisen algoritmin (CAPSID) edut ja käytännöllisyys potilaille, joilla on kallovaurioita.