Способ изготовления индивидуализированного прецизионного биоимпланта для одномоментного замещения костных дефектов

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии. Для одномоментного замещения костных дефектов проводят компьютерно-томографическое обследование биологического объекта, создают образ области костных структур определенной плотности, захватывая по краям костного дефекта по 0,2-0,4 см неповрежденной костной ткани. Осуществляют гибридное параметрическое моделирование триангулярной компьютерной модели имплантата с реконструкцией недостающих фрагментов резецированного костного дефекта с последующей его топологической оптимизацией. Производят редактирование компьютерной модели имплантата в зависимости от распределения линий нагрузки и направления оси конечности. Создают компьютерную модель топологически оптимизированной матрицы по объемным параметрам отредактированного костного дефекта и формируют в ней отверстия для доставки жидкого костнозамещающего вещества и эвакуации воздуха. Затем изготавливают матрицу на 3D принтере, вводят в нее жидкое костнозамещающее вещество, после его отвердения матрицу растворяют, оставшийся биоимплант стерилизуют и помещают в упаковку. Способ исключает дополнительную лучевую нагрузку на пациента, повышает точность, индивидуализированность и стабильность фиксации биоимпланта, обеспечивает эластическую компрессию его костной тканью. 1 пр.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, и может быть использовано для одномоментного замещения костных дефектов.

В качестве прототипа выбран способ, включающий проведение компьютерной томографии биологического объекта при сканировании с минимальным шагом координатного стола в режиме высокого разрешения при неподвижном положении пациента на протяжении получения полного набора томограмм, отбор из массива томографических данных посредством установки уровня отсечки, задавая коэффициент градиента интенсивности от 0 до 225, информации для восстановления образа костных структур определенной плотности для построения стереолитографической модели, и создание на ее основе воскового шаблона, используемого в дальнейшем для изготовления имплантата (Патент РФ N2196543, 2001 г.).

Однако известный способ не обеспечивает возможности изменения формы не только контактирующих поверхностей, но и всего имплантата, не позволяет моделировать имплантат в зависимости от распределений линий нагрузки и направления оси конечности. Способ не позволяет заложить на этапе компьютерного моделирования в объемные параметры будущего имплантата повышенную стабильность фиксации и эластичную компрессию костной тканью. Кроме того, способ не дает возможности производить компьютерное параметрическое моделирование имплантата и его топологическую оптимизацию, что значительно снижает точность, индивидуализированность и качество будущего биоимплантата. Необходимость выполнения компьютерной томографии симметричной неповрежденной кости для последующего «зеркального» замещения дефекта увеличивает лучевую нагрузку на пациента, делает невозможным применение способа при отсутствии симметричной неповрежденной кости. Необходимость создания мануально воскового шаблона, а в последующем на его основе биоимплантата, увеличивает время его изготовления и стоимость, снижает точность, требует привлечения специалистов, владеющих данными навыками. Применение технологии стереолитографии значительно увеличивает время изготовления физических моделей имплантатов, не позволяет использовать для их создания растворимые материалы.

Задача предлагаемого изобретения - усовершенствование способа.

Технический результат- обеспечение возможности изменения формы компьютерной модели имплантата в зависимости от распределений линий нагрузки и направления оси конечности, исключение дополнительной лучевой нагрузки на пациента, повышение стабильности фиксации биоимплантата и обеспечение эластичной компрессии его костной тканью.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что в способе, включающем компьютерно-томографическое обследование биологического объекта при сканировании с минимальным шагом координатного стола в режиме высокого разрешения при неподвижном положении пациента на протяжении получения полного набора томограмм и создания при помощи установки уровня отсечки для массива томографических данных, задавая коэффициент градиента интенсивности от 0 до 225, образа костных структур определенной плотности, создают компьютерную модель области костного дефекта, захватывая по краям дефекта по 0,2-0,4 см неповрежденной костной ткани, редактируют компьютерную модель имплантата в зависимости от распределения линий нагрузки и направления оси конечности, осуществляют гибридное параметрическое моделирование компьютерной модели имплантата с реконструкцией недостающих фрагментов костной ткани и последующую его топологическую оптимизацию, создают компьютерную модель матрицы и формируют в ней два отверстия: одно - для доставки жидкого костнозамещающего вещества, другое - для эвакуации воздуха, затем выполняют топологическую оптимизацию компьютерной модели матрицы, изготавливают ее на 3D принтере, изготовленную матрицу заполняют жидким костнозамещающим веществом, после отвердения которого помещают матрицу в растворитель, а оставшийся биоимплантат стерилизуют и помещают в упаковку.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. На первом этапе после установки клинико-рентгенологического и при необходимости морфологического диагноза производят компьютерную томографию биологического объекта при сканировании с минимальным шагом (чаще всего не более 2 мм) координатного стола в режиме высокого разрешения (в зависимости от исследуемого органа) при неподвижном положении пациента на протяжении получения полного набора томограмм. Из массива томографических данных отбирают при помощи установки уровня отсечки, задавая коэффициент градиента интенсивности эмпирически от 0 до 225, информацию для восстановления образа костных структур определенной плотности. На втором этапе после построения компьютерной триангулярной модели кости создают компьютерную модель области костного дефекта, захватывая по краям дефекта по 0,2-0,4 см неповрежденной костной ткани. При наличии опухоли или опухолевидного образования создают компьютерную модель, включающую опухоль с захватом по краям опухоли 0,2-0,4 см неповрежденной костной ткани. Затем производят гибридное параметрическое моделирование компьютерной модели имплантата, включающее реконструкцию недостающих фрагментов костной ткани. После этого осуществляют редактирование компьютерной модели имплантата путем изменения его формы и размеров в зависимости от распределения линий нагрузки и направления оси конечности с последующим его топологическим оптимизированием. Далее на основе полученных объемных параметров отредактированного имплантата создают компьютерную модель его матрицы. Затем формируют в ней два отверстия: одно - для доставки жидкого костнозамещающего вещества, другое - для эвакуации воздуха. После этого выполняют ее топологическую оптимизацию. При необходимости добавляют поддержку матрицы и отправляют дистанционно или через жесткий носитель на FDM 3D принтер для ее производства. Изготовленную матрицу заполняют жидким костнозамещающим веществом. После его отвердения матрицу помещают в растворитель. После растворения матрицы оставшийся биоимплантат стерилизуют и помещают в упаковку.

Клинический пример.

Больной Г., 43 г. Д-з: Открытый многооскольчатый перелом лобной, теменной, височной, затылочной костей свода черепа слева.

При поступлении выполнена первичная хирургическая обработка раны волосистой части головы, удаление свободнолежащих мелких костных отломков. После операции сформировался обширный костный дефект левой половины черепа. Больному произведено послойное сканирование черепа с использованием рентгеновского томографа Siemens с толщиной слоя 2 мм. Цифровые файлы томограмм в исходном формате были перенесены с жесткого диска томографа на персональный компьютер. По описанной в способе методике сформировали триангулярную модель черепа пациента, создали компьютерную модель области костного дефекта с захватом по краям дефекта 0,3 см неповрежденной костной ткани. Затем выполнили гибридное параметрическое моделирование компьютерной модели будущего биоимплантата с восстановлением недостающих фрагментов костной ткани. После этого отредактировали форму модели имплантата в зависимости от распределения напряжения и силовых линий. Затем на основе полученных объемных параметров компьютерной модели имплантата по предлагаемой в способе методике изготовили из термопластика HIPS матрицу, которую заполнили жидким костнозамещающим веществом «Рекост». После растворения матрицы биоимплантат простерилизовали и заместили им во время операции костный дефект. Заживление первичным натяжением. Швы сняты на 10 сутки после операции. Пациент выписан домой в удовлетворительном состоянии. Больной осмотрен через год: состояние удовлетворительное, миграции биоимплантата не произошло, по данным МСКТ признаки остеоинтеграции, осложнений в отдаленном послеоперационном периоде не было.

Способ изготовления индивидуализированного прецизионного биоимплантата для одномоментного замещения костных дефектов позволяет изменять форму компьютерной модели имплантата в зависимости от распределений линий нагрузки и направления оси конечности, исключает дополнительную лучевую нагрузку на пациента. Способ повышает стабильность фиксации биоимплантата и эластичную компрессию костной тканью, что создает благоприятные условия для остеоинтеграции, создает возможность использования способа при отсутствии симметричной неповрежденной кости и обеспечивает возможность применения растворимых материалов для изготовления физических моделей имплантатов. Кроме того, повышает точность, индивидуализированность и качество создаваемых имплантатов, сокращает время и стоимость их производства, а также обеспечивает возможность использования жидких костнозамещающих материалов для изготовления биоимплантатов. Способ позволяет осуществлять гибридное параметрическое моделирование компьютерной модели имплантата с реконструкцией недостающих фрагментов костной ткани и его топологическую оптимизацию.

Способ изготовления индивидуализированного прецизионного биоимплантата для одномоментного замещения костных дефектов, включающий компьютерно-томографическое обследование биологического объекта при сканировании с минимальным шагом координатного стола в режиме высокого разрешения при неподвижном положении пациента на протяжении получения полного набора томограмм и создания при помощи установки уровня отсечки для массива томографических данных образа костных структур определенной плотности, отличающийся тем, что создают компьютерную модель области костного дефекта, захватывая по краям дефекта по 0,2-0,4 см неповрежденной костной ткани, редактируют компьютерную модель имплантата в зависимости от распределения линий нагрузки и направления оси конечности, осуществляют гибридное параметрическое моделирование компьютерной модели имплантата с реконструкцией недостающих фрагментов костной ткани и последующую его топологическую оптимизацию, создают компьютерную модель матрицы по объемным параметрам отредактированного костного дефекта и формируют в ней два отверстия: одно - для доставки жидкого костнозамещающего вещества, другое - для эвакуации воздуха, затем выполняют топологическую оптимизацию компьютерной модели матрицы, изготавливают ее на 3D принтере, изготовленную матрицу заполняют жидким костнозамещающим веществом, после его отвердения помещают матрицу в растворитель, а оставшийся биоимплантат стерилизуют и помещают в упаковку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицины, в частности к медицинской технике, предназначено для использования, при введении и удалении, углеродных наноструктурных композиционных имплантатов.

Предложенная группа изобретений относится к области медицины. Предложены персонализированный ген-активированный имплантат для замещения костных дефектов у млекопитающего и способ его получения, предусматривающий проведение компьютерной томографии области костной пластики, моделирование костного дефекта, трехмерную печать формы биосовместимого носителя и совмещение биосовместимого носителя с нуклеиновыми кислотами.

Группа изобретений относится к области изготовления керамических материалов для замещения дефектов костных тканей в области ортопедии, стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, нейрохирургии, онкологии.
Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии, ортопедии, регенеративной медицине, стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, и может быть использовано для восстановления структуры и функции костной ткани.
Изобретение относится к керамическим материалам, применяемым в качестве имплантатов. Керамический субстрат, содержащий: смешанный керамический материал из оксида циркония и оксида алюминия с гидроксильными группами на поверхности, содержит в качестве покрытий стерильный промотор адгезии, представляющий собой силан, образующий с гидроксильными группами на поверхности субстрата ковалентные связи, и полимерный покрывающий слой.

Изобретенне относится к области медицины, в частности хирургической стоматологии, и может использоваться для замещения неполных костных дефектов челюстей и альвеолярного отростка после удаления доброкачественных опухолей, при остеомиелических процессах, огнестрельных поражениях.

Изобретение относится к медицине. Описан способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом, который включает электроискровую обработку поверхности подложки обрабатывающим электродом, следующего состава (вес.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к нейрохирургии и травматологии, и может быть использовано для замещения отсутствующего участка кости в черепе и в большой берцовой кости при дефектах, вызванных дорожно-транспортными происшествиями, огнестрельными, ножевыми ранениями, гнойными процессами, в частности остеомиелитом, и лечебно-диагностической трепанацией черепа.
Изобретение относится к медицине, конкретно к способу получения пористой керамики, которая может использоваться в реконструктивно-пластической хирургии в качестве материала для замещения костных дефектов, в стоматологии.
Группа изобретений относится к медицине, конкретно к медицинскому импланту, имеющему, по меньшей мере на части его поверхности, покрытие, имеющее остеоиндуктивный и/или остеокондуктивный покрывающий слой на основе фосфата кальция, где антибиотический ингредиент, который слабо или плохо растворим в водной среде, покрывает остеоиндуктивный и/или остеокондуктивный покрывающий слой участками с пространствами между ними, оставленными свободными, на остеоиндуктивном и/или остеокондуктивном покрывающем слое.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для прикрепления черепного сегмента к черепному венцу. Устройство выполнено с возможностью размещения как в черепное отверстие, так и в черепной разрез, при этом содержит, по меньшей мере, один кортикальный поддерживающий подъемник; первые закрывающие средства, функционально соединенные с указанным кортикальным подъемником; вторые закрывающие средства, выполненные с возможностью прикрепления к указанному кортикальному подъемнику для завершения его закрывания; и, по меньшей мере, одну рукоятку, соединенную с возможностью удаления с указанным кортикальным подъемником и выполненную с возможностью приведения в движение указанного устройства таким образом, чтобы переводить его из его положения покоя в его рабочее положение прикрепления.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для замедленной консолидации несрастающихся переломов трубчатых костей.

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии. Осуществляют замещение дефекта дна передней черепной ямки заранее изготовленным индивидуальным эндопротезом из пористого никелида титана, укладываемым на краях дефекта со стороны полости черепа.

Группа изобретений относится к травматологии и ортопедии и предназначено для оперативного лечения травм опорно-двигательного аппарата. Способ проведения металлических винтов для остеосинтеза через кость заключается в том, что осуществляют доступ к поврежденной кости, сопоставление костных фрагментов (репозиция), временную фиксацию перелома костодержателями, шинирование зоны повреждения пластиной с отверстиями, через которые формируют каналы с резьбовыми стенками под винты, фиксирующими пластину к поверхности.

Группа изобретений относится к медицине. Система для ограничения усилия компрессии, созданного ортопедическим фиксирующим узлом, содержит ключ для первого компонента и ключ для второго компонента.

Изобретение относится к медицине. Система для определения местоположения рельефного ориентира на ортопедическом имплантате содержит устройство, выполненное с возможностью обработки в автоклаве.

Изобретение относится к травматологии и ортопедии и может быть применимо для изготовления имплантата для пластики дефектов костной ткани. В процессе моделирования имплантата используют стерилизованную пищевую фольгу, из которой формируют объемный элемент, который вводят в зону пластики дефектов костной ткани, после чего, деформируя этот объемный элемент усилиями, перпендикулярными его продольной оси, добиваются проработки торцовых зон имплантата в соответствии с формой обращенных к ним костных поверхностей, причем при необходимости дополняют объемный элемент новыми порциями фольги до достижения толщины этого объемного элемента, соответствующей реальной толщине кости на участке костного дефекта, после чего извлекают сформированную таким образом модель имплантата и используют ее для дальнейшего изготовления имплантата из донорской костной ткани.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в травматологии и ортопедии, а именно при лечении больных с травмами и последствиями травм проксимального отдела бедра.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для предоперационной подготовки деминерализованного костного трансплантата (ДКТ) к пластике в эксперименте.

Изобретение относится к медицине. Удлинитель анкера включает удлиненный корпус, первую пару элементов сцепления, вторую пару элементов сцепления и блокирующий механизм.
Наверх