Printare 3D in Scolioza

Scolioza reprezinta o patologie spinala complexa, ce se caracterizeaza printr-o deformare spinala tridimensionala. Deformarea tridimensionala este realizata pe baza incurbarilor in plan frontal, a rotatiei vertebrale in plan axial cat si a deformarilor vertebrale. Stabilirea morfologiei coloanei vertebrale in patologia scoliotica este o etapa  extrem de importanta pentru diagnosticarea corecta si  pentru o evaluare preoperatorie cat mai buna. Evaluarea preoperatorie cat mai precisa si detaliata confera nu doar posibilitatea planificarii diverselor etape operatorii, alegerea  intrumentarului chirurgical, a materialelor de fixare si adoptarea unui plan terapeutic cat mai adaptat. Pentru realizarea acestei etape, medicul ortopedic dispune de diverse instrumente: Examinarea Roentgen (radiografiile) sunt folosite de rutina pentru plannning-ul preoperator a patologiei spinale,CT cu reconstructii 3D, C-arm X-Ray machine, NeuroNavigation System. Aceste proceduri pot fi efectuate atat pre cat si intraoperator dar utilizate in mod repetat cresc expunerea pacientului la X- Ray si necesita timp suplimentar intraoperator.  Toate acestea au ca rol colectarea de informatii despre morfologia coloanei vertebrale si realizarea unui planning preoperator si intraoperator cat mai precis.  Dezvoltarea tehnicilor imagistice si implementarea de noi tehnici confera noi posibilitati de evaluare si investigare a patologilor ortopedice.

Printarea 3D dupa modele grafice obtinute prin CT este una dintre cele mai moderne tehnici utilizate in tratamentul patologiei scoliotice. Tehnica presupune mai multe etape si implica o echipa multidisciplinara. Prima etapa consta in realizarea unui examen CT si salvarea datelor in format DICOM (Digital Imaging and Comunications in Medicine). In aceasta etapa implicarea medicului radiolog este foarte importanta deoarece atat achizitia cat si reconstructia imaginilor CT trebuiesc realizate la diversi parametrii  care sa permita ulterior „biomodelarea” imaginilor in vederea printarii. In urmatoarea etapa se realizeaza selectarea geometriei osoase a segmentului tinta. Scopul acestei etape este de a reduce complexitatea imaginilor CT.  Pe baza geometriei ososase selectate se realizeaza un model 3D virtual ce va fi transformat din format DICOM  in format .stl. Urmeaza etapa in care modelul grafic 3D virtual obtinut este procesat si pregatit pentru printare 3D. Aceasta etapa presupune sectionarea modelului in layere, de grosimea egala prestabilita initial. Dupa procesul de „feliere”, modelul  este trimis pentru printare 3D.

Dezvoltarea tehnologiei de printare 3D si implementarea ei in patologia spinala aduce numeroase avantaje in ceea ce priveste:

  • intelegerea particularitatilor anatomice ale pacientului,
  • realizarea unui planning preoperator cat mai precis,
  • elaborarea de dispozitive/instrumente chirurgicale printate 3D, dispozitive realizate dupa pattern-ul anatomic al pacientului.

Planning-ul preoprator pe model 3D tactil confera urmatoarele avantaje :

  1. Medicul ortoped are la dispozitie un model in marime naturala (1:1), tangibil, cu particularitatile anatomice ale pacientului pentru planning-ul preoperator dar si pentru utilizare intraoperatorie.
  2. Intelegerea particularitatiilor anatomice ale regiunii evaluate prin evidentierea tridimensionala a modificarilor/malformatilor osoase.
  3. Realizarea de masuratori exacte (lungime, diametru, unghiuri) pe modelul 3D palpabil.
  4. Studiul deformariilor osoase consecutive patologiei scoliotice cu evolutie indelungata.
  5. Stabilirea particularitatiilor vertebrale in patologia cifo-scoliotica ( Numarare vertebre, Identificarea malformatiilor vertebrale: hemivertebre, blocuri vertebrale).
  6. Stabilirea nivelului de instrumentatie, entry-point-urilor si a traiectoriile suruburilor pediculare.
  7. Faciliteaza reperajul intraoperator.

Utilizarea intraoperatorie este utila in etapa reperajului vertebral dar si pentru ghidarea traiectorilor suruburilor pediculare. Dezvoltarea tot mai mare a materialelor de printare 3D si aparitia materialelor sterlizabile ofera posibilitati tot mai mari de utilizare a print-urilor 3D intraoperator. De la „simpla” manevrare de catre echipa operatorie a modelului printat 3D si pana la instumente chirurgicale printate 3D, toate sunt posibile cum noua tehnologie de printare cu materiale sterlizabile.

Utilizarea in relatia medic – pacient

Modelul 3D printat permite utilizarea sa in comunicarea cu pacientul si apartinatorii acestuia. Explicarea pe modelul 3D a patologiei scoliotice, a deformarilor aparute cat si a procedurii chirurgicale sunt facilitate fost facilitate.Acesste lucruri sunt cu atat mai clare  cand se foloseste un model spinal normal si un modelului printat 3D. Intelegerea buna a stadiului evolutiv al patologiei scoliotice, permite realizarea unui prognostic postoperator realist, pacientul intelegand limitarile corectiei chirurgicale datorate deformarilor severe.

Utilizarea modelelor printate 3D in Sistemul de Invatamant Medical

Implementarea modelelor 3D in Sistemul de Invatamant Medical ar reprezenta un mare avantaj pentru  intelegerea deplina a patologiei scoliotice (si nu numai), cu modificarile structurale si morfologice ce apar la nivelul acesteia. De asemenea modelele printate 3D confera posibilitatea simularii de manevre chirurgicale si astfel intelegerea mai buna a tehnicilor operatorii.