Трехмерная печать индивидуальных титановых пластин в хирургии челюсти: пилотное исследование (3DJP16)

Остеосинтез пластинами является основной философией поддержания скелетной стабилизации в челюстной хирургии. Доступны многочисленные фирменные системы остеосинтеза, и большинство из них изготовлены из чистого титана или титановых сплавов со стандартными конструктивными характеристиками. Обычно эти титановые пластины должны быть согнуты и изогнуты, чтобы лучше соответствовать трехмерному контуру закрепленных костей челюсти. Однако оптимальный изгиб титановой пластины иногда бывает трудным и трудоемким, особенно для неопытных хирургов и в сложных случаях. Чрезмерный изгиб также может вызвать остаточное напряжение и потенциально ухудшить механические свойства титановых пластин (1).

Трехмерная (3D) печать, или аддитивное производство, хорошо развита для изготовления индивидуальных материалов из цифровых файлов, созданных компьютером. В последние годы 3D-печать медицинских имплантатов для конкретных пациентов развивалась благодаря недавно появившейся технологии сплавления в порошковом слое, которая позволила плавить металлы и придавать дополнительную форму устройствам (2). В сентябре 2015 года китайский инновационный 3D-печатный протез тазобедренного сустава получил коммерческую сертификацию Государственного управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов Китая. В феврале 2016 года первый в мире титановый черепно-лицевой пластинчатый имплантат, напечатанный на 3D-принтере, получил одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Кроме того, ряд других печатных имплантатов показали отличные результаты в клинических исследованиях. Эти печатные медицинские имплантаты в основном изготовлены из чистого титана или сплава Ti6Al4V, которые обладают хорошей устойчивостью к усталости и коррозии и считаются наиболее биосовместимыми металлами (3). Основываясь на индивидуальных данных визуализации, напечатанные имплантаты подбираются индивидуально для каждого пациента и точно адаптируются к анатомическим структурам. Поскольку аддитивное производство в конечном итоге отличается от обычных многоэтапных производственных операций, оно может снизить затраты и время выполнения заказов, особенно при печати сложных устройств для индивидуальных случаев. Ожидается, что в клиническом применении 3D-печать индивидуальных имплантатов облегчит хирургическую операцию, сократит продолжительность применения и улучшит точность реставрации (4). Прогнозируется, что применение технологии 3D-печати в области медицины может привести к еще одному важному прорыву в области персонализированной медицины (5). В будущем во всем мире будет одобрено гораздо больше индивидуальных медицинских имплантатов.

С появлением аддитивного производства металлов были успешно изготовлены титановые пластины, напечатанные на 3D-принтере для конкретных пациентов. В 2012 году Пер Деранд и соавт. сообщили о первом применении титановых пластин, напечатанных на 3D-принтере, с установленным рабочим процессом от визуализации через виртуальный дизайн до изготовления направляющих для резки и индивидуальных титановых пластин для реконструкции, а также об их использовании в хирургии реконструкции нижней челюсти на основе малоберцовой кости. Предварительно напечатанные пластины действительно облегчили операцию и сократили продолжительность операции примерно на полчаса, хотя послеоперационная точность костного трансплантата была скромной по сравнению с виртуальным планированием (6). Одновременно Леонардо Чиокка и др. сообщили о компьютерном проектировании и производстве для вторичной реконструкции нижней челюсти дефекта разрыва с использованием хирургического шаблона и печатной титановой пластины для реконструкции при хирургическом переносе виртуального планирования (7). В 2013 году Симона Маццони и Леонардо Чокка и др. применили тот же хирургический протокол в исследовательской группе из семи пациентов с реконструкцией нижней челюсти и сравнили его преимущества со стандартной техникой предварительного покрытия на стереолитографических моделях в контрольной группе. Результаты показали, что компьютеризированный хирургический протокол позволяет воспроизводить анатомические контуры пациентов, предоставляя хирургу лучший контроль над процедурой и сокращая время процедуры (8). В 2015 году Симона Маццони и соавт. дальнейшее развитие технологии компьютерного проектирования и изготовления хирургических шаблонов для резки и титановых фиксирующих пластин в операциях по репозиции верхней челюсти без использования окклюзионной пластины. Результат исследования подтвердил высокую точность переноса виртуального планирования с помощью хирургических шаблонов и фиксирующих пластин (9).

При обзоре литературы применение 3D-печати титановых фиксирующих пластин в челюстной хирургии в настоящее время доступно только в двух центрах: отделении челюстно-лицевой хирургии больницы S Orsola Malpighi в Италии и отделении челюстно-лицевой хирургии Лундского университета в Швеции (6). ,7). Опубликованная предварительная работа доказала перспективность титановых пластин, напечатанных на 3D-принтере, в продвижении хирургии реконструкции нижней челюсти и ортогнатической хирургии верхней челюсти, хотя их напечатанные титановые пластины выглядели довольно громоздкими, а размеры выборки были небольшими, и до сих пор отсутствует квалифицированное рандомизированное контролируемое исследование. печатные и обычные титановые пластины. Чтобы извлечь максимальную выгоду из растущего использования 3D-печати в здравоохранении, мы разработаем новый протокол проектирования и производства для печати индивидуальных фиксирующих пластин, которые будут разработаны с учетом конкретных условий нагрузки и идеально адаптируются к анатомическим структурам челюсти. Крайне важно провести технико-экономическое обоснование применения 3D-печати титановых фиксирующих пластин в челюстной хирургии на примере наших пациентов.