Публикации : хирургическая стоматология : Метод лазерной стереолитографии при хирургическом лечении травм средней зоны лица. (версия для печати)

Для травматических повреждений средней зоны лица также характерно наличие деформаций, т.е. смещение комплексов мягких, костных тканей и изменение их объёма. При этом основной задачей для диагностики и планирования лечения таких пострадавших является в каждом индивидуальном случае получение точного 3-мерного представления об изменении костной и мягкотканной структуры лица. С этой целью у больных с данной патологией используется компьютеризированное осевое томографическое исследование. В результате развития программного обеспечения компьютерной графики с помощью метода лазерной стереолитографии появилась возможность изготовления прецизионных твердых пластиковых копий трёхмерных объектов (черепа и других областей человека).

В литературе последних лет имеются указания о перспективах дальнейшего внедрения этого метода в клиническую практику при травматических повреждениях и наличии других патологий челюстно-лицевой области.

Учитывая актуальность внедрения метода лазерной стереолитографии, мы использовали его основные возможности при диагностике и лечении травм средней зоны лица.

В клинике челюстно-лицевой хирургии Московского областного научно-исследовательского клинического института им. М.Ф. Владимирского под наблюдением находилось 36 больных с различными дефектами и деформациями средней зоны лица, поступивших на лечение в сроки от 1 до 47 суток после травмы. Лазерная стереолитография, используемая как технология, позволяла всего за несколько часов выполнять пластиковые копии черепа исследуемых нами больных. Данные копии изготовлялись на установке лазерной стереолитографии ЛС-250/3 в Институте проблем лазерных и информационных технологий РАН (ИПЛИТ РАН) г.Шатура Московской области по результатам исследования пациентов на компьютерном рентгеновском томографе HiSpeed CT GEMS IDEN 01 фирмы GE MEDICAL SYSTEMS. Для преобразования томограмм в трехмерную компьютерную модель, которая является исходной для лазерной стереолитографии, использовался разработанный в ИПЛИТРАН пакет программ 3Dview. Данное программное обеспечение позволяет выполнять следующие основные функции: читает исходные данные рентгеновского томографа; определяет границу объекта на томограммах и формирует твердотельную модель объекта; фильтрует твердотельную модель (удаляет малогабаритные одиночные фрагменты и замкнутые полости); позволяет оператору-эксперту и хирургу при необходимости выполнять интерактивное редактирование полученной твердотельной модели для удаления артефактов, которые не несут полезной информации; транслирует твердотельное представление в формат STL, который является общепринятым для установок лазерной стереолитографии.

Рис 1.

Для оперативного изготовления пластиковых копий фрагментов черепов пациентов использовалась схема, приведенная на рис.1. Результат исследования пациента на спиральном компьютерном томографе преобразовывался в набор из 100-150 томограмм с шагом 1,5 мм, которые вводились в персональный IBM совместимый компьютер в формате DICOM и/или BMP. Набор томограмм упаковывался и по электронной сети пересылался в Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН. Полученные томограммы с помощью пакета 3Dview преобразовывались в трехмерную компьютерную модель в STL формате, который является входным для программного обеспечения разработанного для установки лазерной стереолитографии ЛС-250/Э. Затем пластиковая модель, изготовленная методом лазерной стереолитографии, отвозилась в лечебное учреждение. Оперативность схемы формирования модели не превышает 24 часов.

Данный метод был использован при диагностике и лечении больных с различными по величине, форме и объему дефектами и деформациями средней зоны лица травматического происхождения:
а) при дефектах и деформациях носо-скуло-глазничной области - 19 человек;
б) при дефектах и деформациях верхних челюстей - 3 человека;
в) при дефектах и деформациях стенок придаточных пазух носа (лобной и верхнечелюстной)-14 человек.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Использование метода лазерной стереолитографии при хирургическом лечении травм средней зоны лица позволило нам разработать три основных клинических направления.

1. После получения объемной пластиковой копии черепа больного, замещение дефектов и устранение деформаций осуществляли с помощью индивидуальных имплантатов, изготовленных из биокомпозиционного материала БАК-1000 или Palamed G40 (гентамицином). Были апробированы три схемы использования имплантатов:

путем ручной формовки ("лепки") имплантата, необходимого для устранения дефекта или деформации, на пластиковой модели копии черепа больного (рис. 2);
путем изготовления пластиковой модели имплантата и изготовления с его помощью пресс-формы из термостойкого гипса, которая использовалась для формовки имплантата из биокомпозиционного материала;
путем создания по компьютерной модели имплантата компьютерной модели пресс-формы и изготовления ее элементов методом лазерной стереолитографии.

Ручная формовка имплантата на пластиковой копии черепа больного

Рис 2.

Для реализации первого подхода при оперативном вмешательстве изготовление имплантата осуществляли из самотвердеющего композиционного материала Palamed G40 с гентамицином предварительно на модели, а затем переносили на область дефекта; при втором подходе - предварительно изготавливали пластиковую копию имплантата также прецизионно методом лазерной стереолитографии, а при реализации третьего подхода - достаточно создания компьютерной модели имплантата, которая также необходима для изготовления пластиковой модели пресс-формы методом лазерной стереолитографии и осуществлялась в последовательности, указанной на рис. 3.

Рис 3.

Рис.4 Деформация носо-скуло-глазничной области. Смещение скуловой кости и дуги кнаружи. Седловидная деформация носа.

2. Следующим направлением использования моделей, полученных методом лазерной стереолитографии, является составление программы хирургического лечения больных с дефектами и деформациями средней зоны лица, возникшими в результате смещения у них комплекса костных и мягких тканей носо-скуло-глазничной области, верхней челюсти, стенок придаточных пазух носа (рис. 4).

Пример планирования хирургического лечения больной с данной патологией и составления программы операции устранения деформации мы приводим с применением компрессионно-дистракционного внутриротового аппарата, разработанного совместно с фирмой "КОНМЕТ". На объемной пластиковой модели вычисляли размеры дефекта и деформации, вектор направления дистракции, обозначали основные ориентиры установки компрессионно-дистракционного аппарата, позволяющего провести не только репозицию скуловой кости, но и восстановить костную ткань в области дефектов стенок глазницы и верхнечелюстной пазухи (рис. 5, 6, 7).

Рис.5 Установка дистракционно-компрессионного аппарата в область скулоальвеолярного гребня и скуловой кости.

Рис.6 Первый этап. Проведена остеотомия и репозиция костей носа. Второй этап. Начало дистракции скуловой кости.

Рис.7 Окончание дистракции скуловой кости. Определена программа репозиции скуловой кости дистракционно-компрессионным аппаратом.

Хирургическое лечение, проведённое у больной, заключалось в проведении остеотомии в точках прикрепления скуловой кости на пораженной стороне. Внутриротовым доступом установлен аппарат с компрессией скуловой кости и прилежащих к ней фрагментов. Через 10 дней начата дистракция по 0,5 мм в сутки. Такой темп выдерживали первые 7 суток. В последующие дни темп дистракции снижали на 0,25 мм до получения конечного результата, определенного программой. Затем процесс дистракции полностью прерывался, но аппарат на период фиксации оставался ещё на 3 недели до рентгенологического и клинического подтверждения образования регенерата и устранения деформации средней зоны лица (рис. 8).

3. На основании проведенных исследований повреждений средней зоны непосредственно на моделях (пластиковых копиях черепа больных) нами выявлен различный механизм и объем разрушения и деформации кости: разрыв, сжатие и сдвиг её в зависимости от направления Рис.8 Устранена деформация носо-скуло-глазничной области методом дистракции. Проведена пластика спинки носа имплантатом БАК-1000.

Рис.8 Устранена деформация носо-скуло-глазничной области методом дистракции. Проведена пластика спинки носа имплантатом БАК-1000.

смещения наиболее утолщенных костных образований лицевого черепа. К ним относятся контрфорсы средней зоны лица и скуловая кость. При смещении скуловой кости после травмы с одно-, двух- и трехосевым ее вращением, а также с оскольчатым, фрагментарным смещением костных образований в области контрфорсов по плоскости, в большинстве случаев это приводило к повреждениям мягких тканей области глазницы, возникновению ишемии в окологлазничных тканях и формированию контрактуры Фолькмана глазодвигательных мышц, сопровождающейся диплопией и ограничением подвижности глаз. В указанных случаях в большей степени также подвергались повреждению стенки верхнечелюстных и лобных пазух, возникала вероятность появления воспалительных явлений в их слизистых оболочках. Оперативные вмешательства, проводимые у таких пострадавших, были направлены на репозицию костных фрагментов, устранение дефектов и деформаций, а также функциональных нарушений глазодвигательного аппарата и санацию придаточных пазух носа.

ВЫВОДЫ
Использование современных технологий компьютерного моделирования и физических пластиковых моделей копий черепа больного, полученных методом лазерной стереолитографии позволяет получить достаточно объективную информацию о патологии в области повреждения, создавать прецизионные имплантаты для её устранения. На основании анализа механизма травмы, объема разрушения и деформации возможно оптимальное программирование оперативного лечения, создание индивидуальных аппаратов для проведения дистракции с сохранением регенеративной способности костной ткани. Разработанные способы использования имплантатов для замещения дефектов средней зоны лица позволили осуществлять предварительное их конструирование перед операцией, а также при необходимости - непосредственно во время проведения оперативного вмешательства. Таким образом, метод лазерной стереолитографии значительно расширяет возможности современной костно-пластической хирургии и способствует внедрению в практику новых видов имплантатов.