Operace lopatky za použití 3d tisku

Technologické inovace se nevyhýbají žádnému oboru, a ve skeletální chirurgii tomu není jinak. Na Klinice úrazové chirurgie jsme s 3D tiskem a jeho postupným zařazením do algoritmu péče o naše pacienty začali v roce 2021. Od té doby jsme se posunuli k 3D laboratoři, plně vybavené výpočetní technikou a dedikovaným softwarem, vlastníme všechny běžné typy 3D tiskáren a vyvinuli a osvojili jsme si celý proces od extrakce dat z CT až k tisku fyzického modelu. V následující kazuistice bych chtěl ukázat jednoduchou a přímočarou aplikaci 3D tisku v traumatologii, tak jak jsme ji aplikovali v případě naší 19 leté pacientky. Dovoluji si tvrdit, že tuto metodu by s minimálním úsilím mohlo replikovat jakékoliv chirurgické oddělení, i mimo fakultní nemocnice.

Pacientkou byla mladá, devatenáctiletá žena, která utrpěla mnohočetné poranění během autonehody jako spolujezdkyně v osobním automobilu, vyšetřena byla v algoritmu polytraumatu na urgentním příjmu Fakultní Nemocnice Brno a jako vstupní vyšetřovací modalita byl zvolen celotělový CT sken. Diagnostika byla uzavřena s dominujícím kombinovaným poraněním pletence pravé horní končetiny – zlomeninou lopatky a klíční kosti. Dále utrpěla nitrolební poranění – epidurální hematom a frakturu zygomatiko-maxilárního komplexu, které si nevyžádali operační řešení.

Zlomenina lopatky byla klasifikována jako typ 14B1 dle AO klasifikace, úhlová deformita glenoidu vůči tělu lopatky bylo cca 45-50 st, zkrácení v ose 15 mm, translace laterálního pilíře více jak 100%, glenopolární úhel cca 25st. Na základě těchto měření byly zlomeniny klíční kosti i  lopatky indikovány k dlahové osteosyntéze v jedné době. Jako první jsme přistoupili k ošetření klíční kosti, operace lopatky následovala v druhé době.

Náš tým složený z chirurgů a 3D tiskařů v jedné osobě se rozhodl využít k optimalizaci předoperační přípravy i samotné operace 3D tisk. Cílem bylo vytvoření dvou pacient specifických modelů – první byl model poraněné strany – zlomeniny lopatky k předoperační přípravě, druhým byl model strany zdravé, který jsme po odzrcadlení do orientace zdravé strany použili k přípravě implantátu. Prvním krokem byla extrakce dat z CT pomocí softwaru 3DSlicer.

V našem případě bylo třeba modely převést do fyzické podoby pomocí 3D tiskárny. V tomto případě se jednalo FDM tisk na tiskárně Prusa MK3S z materiálu PLA (kyselina polymléčná), předtisková příprava obou modelů probíhala v programu PrusaSlicer.

Doba tisku obou modelů byla podobná, cca 5,5 hodiny v závislosti na kvalitě tisku.

První vytištěný model, model poraněné strany, byl použit k předoperačnímu plánování, které je při použití pacient-specifického modelu dokonalejší – chirurg získá přesnou prostorovou představu o vzájemných vztazích jednotlivých fragmentů, o jejich prostorové orientaci a o komplexitě zlomeniny. Je možné detailně připravit operační přístup, případně změřit délky šroubů (pokud se jedná o model 1:1). Bylo prokázáno, že všechny tyto informace jsou v případě fyzického modelu získávány rychleji než při práci s CT 2D rekonstrukcí nebo virtuálním modelem.

Druhý z vytištěných modelů byl využit k přípravě implantátu – CT sken zdravé lopatky byl softwarově překlopen do orientace zdravé strany a vytištěn v měřítku 1:1. Tento model jsme využili v předoperační přípravě samotného implantátu – natvarování rekonstrukční dlahy typu  LCP (Locking Compression Plate). Takto připravený implantát je nejenom ekonomicky přívětivý, ale také anatomicky korektní tvar  dlahy je v tomto případě mnohem lepší než v případě komerčně dostupných anatomicky tvarovaných dlah s ohledem na velkou anatomickou variabilitu tvaru lopatky. Tvarování dlahy trvalo cca 20 minut, tato byla poté standartě vysterilizována, sterilně zabalena a připravena k implantaci v den operace. Čas ušetřený při tvarování dlahy před operací můžeme považovat za čas reálně ušetřený během samotné operace. Pacient specifická, anatomicky natvarovaná dlaha se stává zároveň anatomickým vodítkem a nástrojem repozice, což by bylo peroperačně velmi náročné docílit. Je třeba zdůraznit, že během tvarování dlahy je nutné dodržet limity maximální úhlové deformace dlahy stanovené výrobcem, tak aby byla zachována pevnostní charakteristika implantátu.

Dlaha byla fixována 2 šrouby typu LHS (Locking Head Screw) do glenoidu lopatky, 3 LHS do margo lateralis scapulae. Anatomicky tvarovaná dlaha připravená předoperačně je pro chirurga významným ulehčením peroperačně a během operací byl tento přístup hodnocen jako velmi komfortní.

Pacientka byla následně 3 měsíce sledována, absolvovala standardní rehabilitaci a nyní je velmi dobrým výsledkem dispenzarizována na naší ambulanci. UEFI score (Upper Extremity Functional Index) = 73, VAS (Visual Analogue Scale) = 1-2 při zátěži, bez klidové bolesti.

Zařazení 3D tisku do skeletální traumatologie přineslo na naší klinice několik významných výhod. V první řadě se jedná o dokonalejší předoperační přípravu, která je díky práci s fyzickým 3D modelem preciznější, umožňující dokonalou prostorovou představu o vztahu jednotlivých fragmentů, jejich vzájemné poloze a o celé komplexitě zlomeniny. 3D model je také možné využít pro edukaci pacienta, který snáze porozumí povaze jeho poranění a způsobu navržené léčby, což vede k jeho větší motivaci a spolupráci v průběhu léčby. Příprava implantátu na 3D tištěném modelu zlomeniny zpravidla přináší menší invazivitu výkonu, zkrácení operačního času, snížení krevní ztráty, a také lepší kvalitu repozice a fixace fraktury. S ohledem na výše uvedené lze konstatovat, že 3D tisk představuje revoluční krok směrem k přesnějším a efektivnějším chirurgickým zákrokům na poraněném skeletu.

MUDr. Martin Chovanec, doc. MUDr. Milan Krtička, Ph.D.