Computergebaseerd algoritme voor patiëntspecifieke implantaten voor cranioplastiek bij patiënten met schedeldefecten (CAPSID)

Patiënten met schedeldefecten na craniotomie, bijvoorbeeld tumorresectie, hoofdtrauma, beroerte, hebben daarna een herimplantatie van het bot nodig. Onder bepaalde omstandigheden kan hun eigen bot niet opnieuw worden geïmplanteerd vanwege infectie, tumorinfiltratie, botbeschadiging of aseptische botnecrose. In deze gevallen moet een patiëntspecifiek implantaat (PSI) worden ontworpen om in het schedeldefect van de patiënt te passen. Verschillende materialen worden momenteel gebruikt, zoals titanium, poly-ether-ether-keton (PEEK) of poly-methylmethyl-acrylaat (PMMA) voor PSI-fabricage. Op dit moment is PSI in de handel verkrijgbaar bij verschillende bedrijven (DePuy Synthes®, EOS®, Xilloc®). Afgezien van de hoge kosten van in de handel verkrijgbare PSI, duurt het meestal enkele weken voordat de ontworpen en vervaardigde PSI klaar is voor herimplantatie in het ziekenhuis.

Aan de andere kant werd een methode voor op software gebaseerd PSI-ontwerp en intraoperatieve fabricage van de PSI onder steriele omstandigheden beschreven door Stieglitz et al. Deze methode wordt momenteel gebruikt in alledaagse klinieken op de afdeling neurochirurgie in Bern. Kort samengevat, het ontwerp van de PSI is gebaseerd op de preoperatieve CT-scan van het hoofd van de patiënt met het schedeldefect, de beeldgegevensset wordt geüpload en verwerkt met IPlanNet-software van BrainLab®. Met behulp van de software wordt een 3D-model van een negatieve mal van de PSI ontworpen en geprint. In de operatiekamer wordt de PSI onder steriele omstandigheden vervaardigd met behulp van de PSI-mal. Het ontwerp van de PSI-matrijs met behulp van IPlanNet is veeleisend en duurt enkele uren, afhankelijk van de complexiteit van de te ontwerpen behuizing. In bepaalde gevallen is de nauwkeurigheid van de gefabriceerde PSI-mal niet optimaal, zodat de chirurg zich intraoperatief moet aanpassen aan de onnauwkeurigheid om de beste cosmetische en functionele resultaten te bereiken ten koste van de operatieduur, een bekende risicofactor voor postoperatieve wondinfectie en andere perioperatieve complicaties.

Daarom hebben de onderzoekers een geautomatiseerd computergebaseerd algoritme ontwikkeld voor PSI-ontwerp (CAPSID). Met behulp van deze tool kan op basis van de preoperatieve CT-scan van de patiënt binnen 5-15 minuten een nauwkeurige PSI en de bijbehorende mal worden berekend en ontworpen en kan de bijbehorende mal worden geprint. Deze stap is geautomatiseerd en dus onafhankelijk van de ervaring en vaardigheden van de neurochirurg in 3D-verwerkingssoftware. De vorm kan worden gebruikt voor intraoperatieve fabricage van het implantaat onder steriele omstandigheden op de gebruikelijke manier zoals hierboven beschreven. De mogelijke voordelen van de klinische opzet van deze procedure zijn een hogere nauwkeurigheid van de PSI in vergelijking met de conventionele PSI-fabricagemethode met betere cosmetische resultaten, lagere kosten en snellere beschikbaarheid en productie, wat leidt tot kortere wachttijd voor de patiënt, en als gevolg daarvan van de hogere nauwkeurigheid die leidt tot een kortere operatietijd, met een vermindering van het risico op operatieve bijwerkingen voor de patiënt. Bovendien zou het bewijs van uitvoerbaarheid van deze nieuwe methode kunnen leiden tot nieuwe concepten op het gebied van computergebaseerde patiëntspecifieke implantaten in de moderne geneeskunde in het algemeen. Een klinische proef is nodig om de voordelen en uitvoerbaarheid van het concept van de onderzoekers van computergebaseerd algoritme voor PSI-ontwerp (CAPSID) voor patiënten met schedeldefecten te bewijzen.