Способ изготовления индивидуализированного прецизионного имплантата для восполнения одностороннего дефекта нижней челюсти - "рената"

 

Изобретение относится к медицине, а именно к технологии изготовления имплантата нижней челюсти в реконструктивной хирургии челюстно-лицевой области. При изготовлении имплантата с помощью компьютерной обработки томографической информации измеряют параметры сохранившейся половины нижней челюсти, по полученным данным последовательно синтезируют сначала объемные параметры тканей сохранившейся половины нижней челюсти, а затем объемные параметры тканей недостающей половины нижней челюсти, замещаемой имплантатом. Затем полученный объемный образ восстанавливаемой половины нижней челюсти адаптируют к анатомическим объектам черепа конкретного индивидуума. Вначале суставную головку имплантата - к суставной ямке височно-нижнечелюстного сустава на черепе и получают конгруэнтность между ними. Затем стыковочную поверхность имплантата - к торцовой поверхности сохранившейся ветви нижней челюсти. Формируют соответствующую конструкторскую и технологическую документацию на имлантат. Технический результат заключается в том, что за счет высокой точности измерения параметров существенно повышается точность изготовления, а также анатомические, функциональные - биомеханика височно-нижнечелюстного сустава, и косметические свойства имплантата, сокращается время диагностики, лечения и операции, уменьшается травматизм, обеспечиваются промышленные технологии, уменьшается материалоемкость изготовления имплантата. 4 ил., 1 табл.

Область техники: Изобретение относится к медицине, а именно к технологии изготовления индивидуализированного имплантата для восполнения одностороннего дефекта нижней челюсти.

Уровень техники: Для восполнения дефектов нижней челюсти применяют аутотрансплантаты, аллотрансплантаты и имплантаты. Используют ребро, наружный край лопатки, гребешок подвздошной кости, малую берцовую кость, лучевую кость, титановые имплантаты (Артыков К.П., Курбанов У.А., Кадыров М. и соавт. - Реконструктивно-восстановительные операции при огнестрельных дефектах челюстно-лицевой области. // Анналы пластической, реконструктивной и эстетической хирургии: 1998. N 3. - С. 33.; Вавилов В.Н., Калакуцкий Н.В., Соловьев М.М. и соавт. Малоберцовая кость как трансплантат для устранения протяженных дефектов нижней челюсти. // Там же: С. 34; Губин М.А., Ходорковский М.А. Замещение дефектов нижней челюсти васкуляризированным малоберцовым аутотрансплантатом. // Там же: С. 38; Калакуцкий Н.В., Соловьев М.М., Вавилов М.М. и соавт. Васкуляризированный реберный трансплантат для замещения изъянов нижней челюсти. // Там же: С. 39; Малаховская В.И., Неробеев А.И. Реабилитация пациентов с комбинированными дефектами лица.// Там же: С. 40-41). Однако, они не соответствуют форме и объему дефекта нижней челюсти конкретного индивидуума.

Известен способ изготовления трансплантата для устранения больших по протяженности дефектов нижней челюсти, при котором измеряют сохранившуюся часть нижней челюсти, а при новообразованиях - здоровую половину челюсти. Аналогичные измерения проводятся и у трупа - донора. Все измерения проводят снаружи с учетом толщины мягких тканей. Объективные методы обследования включают: осмотр, пальпацию, рентгенографию. Обращают внимание на конфигурацию органа, степень асимметрии, границы дефекта, состояние кожного покрова. Рентгенологическое обследование проводят в двух взаимоперпендикулярных проекциях.

При формировании трансплантата необходимость плотного, на большом протяжении, контакта поверхностей с воспринимающим ложем кости реципиента обусловливает снятие половины толщины кости как реципиента, так и трансплантата (во время операции - при открытой ране).

Недостатками известного способа является низкая точность измерения параметров дефекта из-за использования простых измерительных инструментов и измерения линейных, а не объемных параметров. Реконструктивные операции на опорных тканях, выполненные по приведенной методике, являются сложными, продолжительными и довольно травматичными вмешательствами (Н.А.Плотников, Костная пластика нижней челюсти. М.: Медицина, 1979; С.-270).

Определение среднестатистических параметров, характеризующих форму и размеры органа, выявили значительную вариабельность, не характеризующуюся какими-либо фиксированными значениями, поскольку форма и размеры каждого индивидуума имеют присущие только ему особенности. Известен "Способ изготовления трансплантата для устранения дефектов и деформаций опорных тканей", основанный на воспроизведении недостающих тканей посредством симметрических преобразований сохранившихся тканей противоположной стороны. Однако, он не учитывает индивидуальных особенностей конкретного индивидуума, в то время как установлено (Рабухина Н.А., Рябова И.В., Гунько В.И. и соавт. // - Стоматология: 1996. -Т.-75, N2.-С. 44- 45, Каламкаров Х.А., Рабухина Н.А., Безруков В. М. Деформации лицевого черепа. -М. Медицина, 1981.- 244 с.), что симметричных черепов не бывает.

Необходимо подбирать трансплантат, соответствующий не только сохранившейся части органа, но и строению скелета, при этом трансплантат не должен превышать анатомические параметры восстанавливаемой ткани.

ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ В ИЗОБРЕТЕНИИ: Определение объемных параметров нижней челюсти конкретного индивидуума.

Определение объемных параметров недостающих тканей нижней челюсти конкретного индивидуума.

Адаптация полученной модели имплантата к анатомии черепа конкретного индивидуума.

Восстановление биомеханики височно-нижнечелюстного сустава и жевательного аппарата системы пищеварения.

Обеспечение промышленных высокоточных технологий при изготовлении индивидуализированного прецизионного имплантата половины нижней челюсти.

Уменьшение материалоемкости изготовления индивидуализированного прецизионного имплантата половины нижней челюсти.

Снижение травматичности, сокращение времени операции и сроков лечения при односторонних дефектах нижней челюсти.

Повышение анатомических и функциональных свойств имплантатов нижней челюсти и косметических результатов при односторонних дефектах нижней челюсти.

Повышение экономической эффективности лечения.

Для достижения поставленной цели предлагается способ изготовления индивидуализированного прецизионного имплантата для восполнения одностороннего дефекта нижней челюсти - "РЕНАТА" Порядок действий при выполнении способа приведен в таблице.

Производят компьютерную томографию нижней челюсти в аксиальной проекции: производят послойное исследование путем следующих друг за другом сканограмм в промежутке от мыщелкового отростка до края нижней челюсти при физиологической окклюзии зубов, верхней и нижней челюстей. Для этого применяют программу тонкослойного сканирования нижней челюсти с толщиной исследуемой ткани до 1 мм. При помощи светового визира нижнюю челюсть укладывают симметрично по отношению к сканирующему устройству, что препятствует пространственным искажениям при реконструкции объекта по результатам сканирования. В результате чего достигают строго симметричного компьютерного изображения лицевого черепа. Полный комплект послойной томографической информации вводят в память компьютера, обрабатывающего информацию либо непосредственно, либо с помощью соответствующего устройства ввода графической информации (устройства сканирующего типа, устройства координатного ввода графической информации). Путем интегральной компьютерной обработки введенной информации определяют объемные параметры сохранившейся половины нижней челюсти. Посредством объемных симметрических компьютерных преобразований по объемным параметрам сохранившейся ткани нижней челюсти подобно зеркальному отображению синтезируют объемные параметры отсутствующей половины нижней челюсти: для каждого слоя томограмм по проекции среза сохранившейся половины нижней челюсти с помощью симметрических преобразований синтезируют ориентированное на плоскости изображение соответствующего среза отсутствующей половины нижней челюсти. Затем полученный объемный образ восстанавливаемой половины нижней челюсти адаптируют к анатомическим объектам черепа конкретного индивидуума. Вначале суставную головку имплантата адаптируют к суставной ямке височно-нижнечелюстного сустава на черепе - совмещают центр суставной головки с центром суставной ямки черепа, получают конгруэнтность между ними. Затем стыковочную поверхность имплантата посредством отпечатка адаптируют к измеренной торцовой поверхности сохранившейся ветви нижней челюсти. По полученным синтезированным объемным индивидуализированным параметрам изготавливают индивидуализированный имплантат восполняемой половины нижней челюсти по известным технологиям. Выдают конструкторскую и технологическую документацию для изготовления технологической оснастки (форма для литья, прессования, штамповки), а также формируют программу управления станком ЧПУ для изготовления макета имплантата или программу для лазерного стереолитографа, синтезирующего имплантат (если материал биосовместим и отвечает физическим и биологическим требованиям). При необходимости макет имплантата хирурги используют в качестве прототипа для скульптурного изготовления ауто- или аллотрансплантата на операционном столе во время операции.

ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ Фиг. 1. Томограмма нижней челюсти больной П-вой Г.М., 22 лет, поступившей в клинику с диагнозом: дефект левой половины нижней челюсти.

Видна правая половина нижней челюсти и примыкающая к ней в центральном отделе ровная горизонтальная тень фрагмента ранее использованного аллотрансплантата, который не соответствует объему и форме недостающей части челюсти (разновидность применяемых в настоящее время методик восполнения дефекта нижней челюсти трупной консервированной берцовой костью).

В результате томографического исследования (компьютерный томограф Tomoscan LX. ST - Max) был получен послойный (с шагом 1 мм) комплект томограмм, который с помощью автосканера (HP ScanJet II с) был введен в память персонального компьютера (IBM PC/AT - 486).

Фиг. 2. Произведены симметрические преобразования томографических срезов сохранившихся тканей правой половины нижней челюсти и синтезированы объемные параметры восполняемой левой половины нижней челюсти.

Фиг. 3. Схема адаптации суставной головки и стыковочного конца индивидуализированного имплантата к анатомическим параметрам черепа больной П-вой Г. М. при его изготовлении. Получена конструкторская и технологическая документация, на основании которой по известной технологии из биосовместимого материала изготовлен индивидуализированный имплантат.

Фиг. 4. Фотография - индивидуализированный прецизионный имплантат (макет) для восполнения дефекта левой половины нижней челюсти больной П-вой Г.М. перед операцией.

Больной П-вой Г.М. произведена пластическая операция. В результате дефект левой половины нижней челюсти восполнен индивидуализированным прецизионным имплантатом из углерода (УСП - углеродная синтактическая пена).

Таким образом, заявленный способ позволяет повысить эффективность проводимых операций по восполнению дефекта нижней челюсти за счет точности изготовления имплантата, соответствующего параметрам конкретного индивидуума. Это обеспечивает заданные анатомические, функциональные - биомеханика височно-нижнечелюстного сустава, и косметические требования к имплантату, а также сокращает время операции и лечения, уменьшает травматизм и обеспечивает при этом высокоточные промышленные технологии конструкторской и технологической документаций.

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР, ЧЕРТЕЖЕЙ.

Фиг. 1. Томограмма (взгляд снизу) правой половины нижней челюсти - срез на уровне середины горизонтальной ветви, и дефект левой ее половины - подлежащий восполнению в результате предстоящей операции. Видна ровная горизонтальная тень фрагмента ранее использованного аутотрансплантата, который не соответствует объему и форме недостающей части челюсти. (Разновидность применяемых в настоящее время методик восполнения дефекта нижней челюсти).

Фиг. 2. Симметрически преобразованные изображения проекций всех срезов синтезированных объемных параметров восполняемой левой половины нижней челюсти (вид сверху).

Фиг 3. Схема адаптации суставной головки и стыковочного конца индивидуализированного имплантата к анатомическим параметрам черепа конкретного индивидуума.

Фиг. 4. Макет индивидуализированного прецизионного имплантата левой половины нижней челюсти (вид снаружи и изнутри).

Формула изобретения

Способ изготовления индивидуализированного прецизионного имплантата для восполнения одностороннего дефекта нижней челюсти, включающий измерения параметров тканей сохранившейся половины нижней челюсти с последующим моделированием имплантата, отличающийся тем, что имплантат изготавливают по объемной модели, учитывающей индивидуальные особенности пациента, путем измерения параметров тканей сохранившейся половины нижней челюсти при томографии с равномерным шагом до 1 мм с их последующим объемным симметрическим преобразованием и интегральной компьютерной обработки, синтезируют объемные параметры тканей недостающей половины нижней челюсти, затем совмещают центр суставной головки имплантата с анатомическим центром суставной ямки височно-нижнечелюстного сустава черепа, суставную поверхность головки формируют конгруэнтной суставной ямке и только после этого измеренную площадь и форму торцевой поверхности сохранившейся ветви нижней челюсти переносят посредством отпечатка на медиальную стыковочную поверхность имплантата.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5