Algorytm komputerowy dla implantów specyficznych dla pacjenta do kranioplastyki u pacjentów z wadami czaszki (CAPSID)

Pacjenci z ubytkami czaszki po kraniotomii, np. resekcja guza, uraz głowy, udar mózgu, wymagają późniejszej reimplantacji kości. W pewnych okolicznościach ich własna kość nie może zostać ponownie wszczepiona z powodu infekcji, nacieku guza, uszkodzenia kości lub aseptycznej martwicy kości. W takich przypadkach implant specyficzny dla pacjenta (PSI) musi być zaprojektowany tak, aby pasował do ubytku czaszki pacjenta. Obecnie do produkcji PSI stosuje się kilka materiałów, takich jak tytan, polietero-etero-keton (PEEK) lub poli-metylo-akrylan metylu (PMMA). Obecnie PSI są dostępne w handlu od różnych firm (DePuy Synthes®, EOS®, Xilloc®). Oprócz wysokich kosztów dostępnych na rynku PSI, dostarczenie zaprojektowanego i wyprodukowanego PSI do szpitala w stanie gotowym do reimplantacji zajmuje zwykle kilka tygodni.

Z drugiej strony Stieglitz i in. opisali metodę projektowania PSI w oparciu o oprogramowanie i śródoperacyjnego wytwarzania PSI w sterylnych warunkach. Metoda ta jest obecnie stosowana w codziennych klinikach na oddziale neurochirurgii w Bernie. Podsumowując, projekt PSI opiera się na przedoperacyjnym tomografii komputerowej głowy pacjenta z ubytkiem czaszki, zestaw danych obrazowych jest ładowany i przetwarzany za pomocą oprogramowania IPlanNet firmy BrainLab®. Za pomocą oprogramowania projektowany i drukowany jest model 3D formy negatywowej PSI. Na sali operacyjnej PSI jest wytwarzany w sterylnych warunkach przy użyciu formy PSI. Projektowanie formy PSI przy pomocy IPlanNet jest wymagające i zajmuje kilka godzin w zależności od złożoności projektowanej obudowy. W niektórych przypadkach dokładność wykonanej formy PSI nie jest optymalna, tak że chirurg musi śródoperacyjnie dostosować się do niedokładności, aby osiągnąć najlepsze wyniki kosmetyczne i funkcjonalne kosztem czasu trwania operacji, znanego czynnika ryzyka infekcji rany pooperacyjnej i inne powikłania okołooperacyjne.

Dlatego badacze opracowali zautomatyzowany algorytm komputerowy do projektowania PSI (CAPSID). Za pomocą tego narzędzia w ciągu 5-15 minut można obliczyć i zaprojektować dokładny PSI i odpowiadającą mu formę na podstawie przedoperacyjnego tomografii komputerowej pacjenta, a następnie wydrukować odpowiednią formę. Ten krok jest zautomatyzowany, a zatem niezależny od doświadczenia i umiejętności neurochirurgów w oprogramowaniu do przetwarzania 3D. Formę można stosować do śródoperacyjnego wytwarzania implantu w sterylnych warunkach w zwykły sposób, jak opisano powyżej. Możliwymi zaletami wdrożenia klinicznego tej procedury byłaby większa dokładność PSI w porównaniu z konwencjonalną metodą wytwarzania PSI z lepszymi efektami kosmetycznymi, niższymi kosztami oraz szybszą dostępnością i produkcją prowadzącą do krótszego czasu oczekiwania na pacjenta, a w konsekwencji o większej dokładności prowadzącej do krótszego czasu operacji, przy jednoczesnym zmniejszeniu ryzyka wystąpienia działań niepożądanych u pacjenta. Co więcej, dowód praktyczności tej nowej metody może prowadzić do nowych koncepcji w dziedzinie komputerowych implantów specyficznych dla pacjenta we współczesnej medycynie. Konieczne jest przeprowadzenie badania klinicznego, aby udowodnić zalety i praktyczność koncepcji badaczy dotyczącej komputerowego algorytmu projektowania PSI (CAPSID) dla pacjentów z wadami czaszki.