Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 19
1.1. Значение кисти как органа 19
1.2. Применение цифрового прототипирования в травматологии и ортопедии 24
1.3. Анализ современных подходов к эндопротезированию суставов кисти 33
Глава 2. Материалы и методы исследования 43
2.1. Общая характеристика работы 43
2.2. Клиническая часть работы 44
2.2.1. Характеристика пациентов 44
2.2.2. Методы исследования 46
2.2.3. Оценка результатов лечения пациентов 52
2.3. Методы разработки бионического подхода 60
2.3.1. Методы компьютерного моделирования 61
2.3.2. Метод конечных элементов 62
2.3.3. Цифровое прототипирование 64
2.4. Экспериментальная часть работы 65
2.4.1. Осмотр животных 68
2.4.2. Методы исследования 70
2.4.3. Механические испытания образцов эндопротезов 77
2.4.4. Оценка биосовместимости образцов эндопротезов in vitrо 78
2.4.5. Оценка биосовместимости образцов эндопротезов in vivo 83
2.5. Методы статистического анализа и доказательной медицины 87
Глава 3. Разработка бионического подхода к эндопротезированию суставов кисти 89
3.1. Разработка бионического дизайна эндопротезов суставов кисти 91
3.1.1. Разработка алгоритма построения бионических 3D-моделей эндопротезов в ручном режиме 92
3.1.2. Оптимизация формы и конструкции крепежных элементов бионических 3D – моделей 100
3.1.3. Разработка CAD – системы проектирования бионических 3D-моделей эндопротезов для АПК «Автоплан» 125
3.2. Оптимизация технологии цифрового прототипирования 142
3.3. Исследование контактирующих поверхностей бионических эндопротезов суставов кисти 144
3.4. Разработка методики прецизионной сегментарной резекции коротких костей кисти 147
Глава 4. Доклинические результаты испытаний образцов и материалов эндопротезов 150
4.1. Механические испытания образцов 150
4.2. Оценка цитотоксичности материалов 156
4.3. Оценка биосовместимости материалов 160
Глава 5. Разработка экспериментальной модели для выполнения эндопротезирования у животных 166
5.1. Описание экспериментальной модели 166
5.2. Разработка эндопротеза для контрольной серии животных 174
5.3. Разработка эндопротеза для основной серии животных 180
5.4. Сравнительный анализ результатов эндопротезирования 182
5.5. Оценка эффективности эндопротезирования у животных с позиций доказательной медицины 219
Глава 6. Реализация разработанного бионического подхода к эндопротезированию суставов кисти 221
Глава 7. Обсуждение полученных результатов 231
Выводы 247
Практические рекомендации 249
Перспективы темы исследования 251
Список сокращений 252
Список литературы 253
- Применение цифрового прототипирования в травматологии и ортопедии
- Разработка алгоритма построения бионических 3D-моделей эндопротезов в ручном режиме
- Оценка биосовместимости материалов
- Реализация разработанного бионического подхода к эндопротезированию суставов кисти
Применение цифрового прототипирования в травматологии и ортопедии
В последние десятилетия значительно возросла важность технологии трехмерной печати. Данная технология позволяет при помощи принтера создавать физические объекты на основании трехмерных изображений. Технология стала революционной в процессе прототипирования и нашла применение во множестве сфер, не связанных с медициной. В свою очередь, в медицине она применяется в ортопедии, нейрохирургии, челюстно-лицевой хирургии, кардиохирургии и других дисциплинах [60-63; 243-245].
Аддитивное производство (АП), также называемое «трехмерной (3D) печатью», воспринимается многими как революция в производстве. АП стало ключом к быстрому развитию биопроизводства. Последние достижения в области АП обусловили разработку индивидуальных решений в здравоохранении. Без технологий АП была бы невозможной (или, как минимум, была бы чрезвычайно трудной) индивидуальная адаптация многих медицинских продуктов и услуг: эндопротезов, устройств доставки лекарственных средств, инструментов, анатомических моделей in vitro [87; 89-91; 254-255].
Аддитивное производство стало в последние годы гибкой и мощной технологией производства в сфере здравоохранения. Несмотря на то, что технология развивается около двадцати лет, необходимой для применения в реальных условиях зрелости она достигла лишь недавно [5; 7; 14; 19; 21; 257].
Идея применения трехмерных медицинских изображений, а именно данных компьютерной томографии для воссоздания физической модели впервые была предложена в 1979 г. В то время еще не существовало систем быстрого прототипирования (БП) или 3D-печати, однако присутствовала возможность субтрактивной обработки материалов, или фрезерования. До появления 3D-принтеров основным способом изготовления уникальных деталей для прототипирования была обработка заготовок на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). На таком станке компьютер управляет инструментами, необходимыми для изготовления детали: токарным, фрезерным и шлифующим инструментом. Процесс изготовления начинается с заготовки, которой постепенно придается требуемая форма; однако окончательная доводка детали выполняется вручную [8; 10; 20; 264].
Быстрое прототипирование (БП) — технология аддитивного производства, подразумевающая создание требуемой детали послойно «снизу вверх». Впервые она была применена в конце 1980-х. С ее помощью точность и функциональность систем автоматизированного проектирования (САПР) внедрялись в производстве. Технология позволяла в сжатые сроки изготовить прототип, точно воспроизводящий инженерный чертеж. При необходимости внесения изменений в прототип, инженер изменял цифровой чертеж, после чего изготавливалась модифицированная деталь. Технологию быстрого изготовления прототипов (отсюда — ее название «быстрое прототипирование») приняла на вооружение авиационная и автомобильная промышленность. В 1987 году был представлен первый коммерческий трехмерный 3D - принтер, что значительно повысило доступность БП.
Независимость от формы изделия, которая обеспечивается технологиями АП, позволяет создавать конструкции из биоматериала со сложной, точно контролируемой внутренней и внешней поверхностью. Хотя внешняя форма (макроструктура) изделия из биоматериала важна, АП дает возможность контролировать внутреннюю архитектуру (микроструктуру) создаваемых конструкций, что, в свою очередь, положительно влияет на регенерацию и интеграцию окружающих тканей. Внутренняя микроархитектура влияет на физические, механические и биологические свойства пористых биоматериалов [280; 288]. Так показано, что статические механические свойства, усталостные характеристики и проницаемость пористых биоматериалов зависит от их геометрических характеристик. Показано также, что такие геометрические параметры, как знак кривизны и темп набора кривизны влияют на скорость регенерации ткани. Технология АП позволяет спроектировать практически любой тип микроархитектуры для получения набора требуемых физических, механических и биологических параметров. Кроме того, можно добиться полной интеграции с окружающими тканями за счет наличия пор в биоматериалах. Рациональное проектирование микроархитектуры позволяет получить особенные механические свойства (например, отрицательный коэффициент Пуассона) или же независимо изменяющиеся (взаимно не связанные) пористость и механические свойства. Рациональное проектирование микроархитектуры биоматериала стало привлекать все больше внимания со стороны исследователей в контексте механики метаматериалов. Проектирование микроархитектуры разлагаемых биоматериалов влияет на характеристики процесса разложения и, соответственно, воздействие высокопористых биоматериалов на процесс регенерации тканей. Проектирование микроархитектуры и АП могут использоваться для корректировки свойств разложения биоматериалов. Различные технологии АП (Рисунок 2, А-Б) применяют для обработки целого ряда полимерных, металлических и керамических биоматериалов [52; 64; 101-102; 113-116; 296; 298].
Для работы с полимерами чаще всего применяют методы АП, основанные на полимеризации в ванне — стереолитография (SLA), на технологии экструзии материала — послойное наплавление (FDM), на спекании слоя порошка — селективное лазерное спекание (SLS), на напылении материала — струйная печать. В работе с металлическими биоматериалами в настоящее время чаще всего применяют спекание слоя порошка — селективную лазерную плавку (SLM) и электронно-лучевую плавку (EBM). Во многих исследованиях, посвященных применению АП в обработке биоматериалов на основе керамики, упоминаются такие способы, как разбрызгивание связующего вещества, экструзия материала, спекание слоя порошка и полимеризация в ванне. При этом очень интересен и косвенный подход в применении АП: сами биоматериалы не изготавливаются при помощи АП, но производятся в среде, выполненной по технологии АП. Например, технологию АП применяют для изготовления негатива предполагаемой структуры биоматериала, и в этом негативе данный материал будет выращиваться. Прямые и косвенные подходы к применению АП можно сочетать для изготовления более сложных компонентов из биоматериалов [120; 122; 300; 302; 304; 309-310].
Имплантаты
Аддитивное производство открыло новую страницу в проектировании и изготовлении протезов, в частности индивидуальных и бионических имплантатов. Бионические имплантаты, изготавливаемые в соответствии с анатомическими и другими требованиями конкретного пациента, являются одной из сфер постоянного клинического применения технологий АП. Последние разработки полностью закрывают производственный цикл:
Сбор данных: построение цифровой модели либо «с нуля» в системе автоматизированного проектирования (САПР), либо при помощи системы получения трехмерных изображений. При создании анатомической модели, как правило, используют данные КТ или МРТ, причем набор данных сохраняется в файле формата DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine — цифровое изображение и коммуникации в медицине). 3D визуализация и выбор: имеющиеся данные в формате DICOM используют для расчета объемного набора данных. Для этого используются разные программы, например, ПО accuitomo (i-Dixel images). Создание 3D-модели из первоначально полученных двухмерных слоев, сегментирование изображения. Создание трехмерной модели из набора слоев выполняют программным обеспечением в автоматическом режиме. Сегментирование изображения — это выделение анатомических частей на изображении, процесс, требующий от пользователя понимания конкретной анатомической области.
Разработка алгоритма построения бионических 3D-моделей эндопротезов в ручном режиме
На предварительном этапе исследования разработка патологически измененных бионических 3D – моделей суставов кисти происходила в ручном режиме с помощью компьютерного моделирования и синтеза изображений. Для получения растровых изображений кисти мы использовали компьютерную и магнитно-резонансную томографию. Рассмотрим данный алгоритм более подробно. Совместно с 3D – моделлерами на базе научно-производственного Технопарка и ЦПИ «Информационные технологии в медицине» ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России мы проводили следующие исследования, которые состояли из нескольких этапов (шагов).
Шаг 1 - в рабочее пространство ScanIP импортировали массив данных формата DICOM в виде последовательных монохромных изображений компьютерных томограмм кисти пациента. Для оптимальной работы с полученными данными производили настройку контрастности и резкости изображений, а также выделяли область необходимого участка для 3D -реконструкции (Рисунок 29).
Шаг 2 – проводили фильтрацию компьютерных томограмм. С помощью инструмента Median filter убирали шум с изображения («пятнистость») без искажения большого числа деталей.
Шаг 3 - первичная сегментация (создание «маски») и ручная доводка. Инструментом Threshold создавали «маску», используя узкий диапазон по градиенту серой шкалы, чтобы исключить включения в сегментацию мягкие ткани (Рисунок 30). Рисунок 30. – Первичная сегментация изображений инструментом Threshold и ручная доводка по градиенту серой шкалы для исключения попадания в сегментацию мягких тканей
Для коррекции полученной «маски» использовали инструмент: Paint with threshold. В ручном режиме очищали ненужные области, оставляя необходимый участок, выбранный по индивидуальному техническому заданию оперирующего врача. В данном случае для эндопротезирования V пястно-фалангового сустава по поводу хондромы V пястной кости с патологическим переломом (субтотальное поражение) (Рисунок 31).
Шаг 4 - заполнение небольших отверстий в сегментации и сглаживание полученной «маски». Использовали инструмент Morphological close filtre, с помощью которого заполняли отверстия. И, наконец, применяли инструменты для сглаживания модели (например, Recursive Gaussian), чтобы выровнять поверхность «маски».
Шаг 5 - создание 3D - модели. Полученную «маску» конвертировали в трехмерную модель, которая представляла собой облако точек и вектор конфигурации, описывающий форму анатомической структуры пястно -фалангового сустава (Рисунок 32).
Шаг 6 - экспортировали полученную модель в .stl формат для дальнейшей обработки.
Шаг 7 - удаляли артефакты и разделяли 3D - модель пястно -фалангового сустава на составные объекты: пястную кость, основную фалангу и полость трубчатых костей (Рисунок 33). Для этих целей использовали программные комплексы Artec Studio 9 (удаление артефактов, импорт в промежуточный формат .obj) и ZBrush (разделение на составляющие объекты, ретопология сетки).
Также на этом этапе намечали основные параметры будущего бионического эндопротеза пястно - фалангового сустава. Точки и плоскости резекции суставных поверхностей отмечали в соответствии с техническим заданием оперирующего врача. Длина, ширина ножки эндопротеза, радиус кривизны суставных поверхностей соответствовали индивидуальным анатомическим параметрам естественного сустава. Физиологическое пространственное положение будущих точек крепления сухожилий, намечали в соответствии с растровыми МРТ – изображениями в градиенте серой шкалы, расположение которых было также персонифицированным.
Шаг 8 - создавали цифровые 3D - модели бионического пястно-фалангового сустава кисти.
Для работы на данном этапе использовали программы и пакеты для 3D-моделирования: 3ds Max 2012 - полигональное моделирование; ZBrush -высокополигональное моделирование, 3D - скульптинг. Используя методики компьютерного моделирования, создавали индивидуальный бионический 3D-эндопротез сустава кисти. Задача заключается в том, чтобы максимально точно передать анатомические особенности сустава кисти пациента, его антропометрические и геометрические параметры, а следовательно и биомеханические свойства будущего имплантата. Поэтому качество 3D -модели, полученной после обработки данных компьютерной томографии, крайне важно.
Создание геометрического (трехмерного) образа имплантата, т.е. конструктивного каркаса его поверхности, который соответствовал бы геометрическим параметрам пястно - фалангового сустава кисти и требованиям технологического процесса изготовления (селективное лазерное спекание), рассмотрим пошагово.
Шаг 9 - в программный комплексе 3ds Max2012 импортировали модели сустава кисти, полученные при выполнении компьютерной томографии кисти пациента. В рабочей среде 3D - редактора модели сустава представляются в виде полигональной сетки (объект составляется из точек, точки соединены ребрами, ребра образуют треугольники) (Рисунок 34).
Шаг 10 - создавали секущие плоскости в местах резекций и в местах детекции длин «ножек» будущего имплантата (все параметры подбираются индивидуально совместно с врачом-хирургом). Ножка эндопротеза, вводимая в канал кости, представляет собой тело вращения (например, цилиндр), параметры которого подбирали индивидуально на основании размеров, положения и формы костно-мозгового канала конкретного пациента с конкретной патологией (Рисунок 35).
Оценка биосовместимости материалов
Через 30 сут. с момента имплантации тестируемого материала в мышцы (Рисунок 96, А-В) отмечено, что мышечные волокна значительно неравномерно увеличены в размерах, округлые, снижена восприимчивость к красителям.
В эндомизии явления отека, инфильтрации лимфоцитами, макрофагами, а также фибробластами. На фоне отека хорошо видны тонкие коллагеновые волокна, расположенные в эндомизии. Вокруг тестируемого материала формируется гетерогенная капсула, представленная на этом сроке рыхлой неоформленной соединительной тканью со значительным преобладанием клеточного компонента, а также с формированием многочисленных протяженных локусов лимфоцитарно-эозинофильной инфильтрации. Места скопления микрокрошек от тестируемого материала также значительно инфильтрированы лимфоцитами, в структуре которых содержатся гигантские клетки инородных тел с 2-4 ядрами. Сосуды в структуре капсулы немногочисленные с расширенными просветами, с признаками полнокровия.
Окраска гематоксилином и эозином. х100В. Локус лимфоцитарно эозинофильной инфильтрации на фоне умеренного отека формируемой капсулы. Окраска гематоксилином и эозином. х40
При анализе макропрепарата костной ткани (Рисунок 97, А-Б), содержащей тестируемый материал, отмечено, что последний погружен в ее структуру, признаков воспаления и нестабильности материала не выявлено.
При гистологическом исследовании выявлено, что поверхность материала окружена губчатой костной тканью, трабекулы последней не расширены, не истончены, восприимчивость к красителям снижена, неравномерная. Остеоцитарные лакуны значительно расширены и оптически пустые за счет процессов лакунарного остеолизиса. Единичные остеоциты с признаками кариопикноза. Межтрабекулярное пространство заполнено преимущественно жировой тканью и соединительной. Наряду с этим отмечено присутствие небольших групп остеобластов, что в целом свидетельствует о процессах ремоделирования костной ткани в присутствии данного материала.
К 90 суткам после имплантации в мышцу макропрепарат представлен плотной фиброзной тканью, охватывающей тестируемый материал (Рисунок 98, А-Б).
При микроскопическом исследовании подтверждено наличие сформированной фиброзной капсулы. Первыми клетками контакта вокруг него были гигантские клетки инородных тел, включающие в свой состав 14-28 ядер. На периферии от фиброзной капсулы изменения в мышечной ткани по типу очагового липоматоза с фиброзом на фоне дистрофии мышечных волокон. Лимфоцитарные и эозинофильные инфильтраты на этом сроке не выявлены На макропрепарате тестируемый материал полностью погружен в костную ткань и интегрирован в нее. Признаки воспаления не выявлены. При микроскопическом исследовании костной ткани (Рисунок 99, А-Б) отмечено вокруг поверхности тестируемого образца наличие тонкой капсулы с циркулярно ориентированными волокнами соединительной ткани и сосудами, содержащими эритроциты на ее периферии. Край ранее сформированного дефекта, обращенного к имплантированному материалу, представлен новообразованной костной тканью на этапе ее оссификации (слабое окрашивание, широкие лакуны, содержащие остеоциты) и формирования остеонной структуры.
Представленный для тестирования in vivo материал является биосовместимым. При имплантации материала в мышечную ткань развивается реакция на инородное тело с исходом в фиброз без признаков сопутствующего воспаления. При имплантации в костную ткань материал способствует остеогенезу и ремоделированию костной ткани. Характерной особенностью образцов является способность образования множества микрочастиц и развитие лимфоцитарно-эозинофильных инфильтратов в ранние сроки (на 30 сутки), что свидетельствует о наличии в составе материала диоксида титана.
Все эндопротезы должны обладать биосовместимостью, то есть быть совместимыми с тканями организма. Они не должны вызывать воспалительную реакцию, продуцировать вещества, способные оказать токсическое, болезненное или смертельное воздействие, а также не должны влиять на детородную функцию. Эндопротезирование, как отрасль медицины в современных условиях развивается ускоренными темпами благодаря ее возможностям полного восстановления нарушенных либо утраченных функций органов и систем организма. Это достигается за счет применения имплантатов - медикотехнических изделий из небиологического материала, контактирующих с биологической средой в течение продолжительного времени. Человеческий организм и эндопротез образуют новую биотехническую систему. Организм влияет на имплантат своими тканями, ферментами иммунной и эндокринной систем. В свою очередь имплантат влияет на биологическую систему своей конструкцией, химическим составом, макроструктурой поверхности и многими другими свойствами. Наступает момент, когда эти взаимодействия достигают равновесия и возникает биологическая и механическая совместимость имплантата с организмом человека. И чем дольше будет длиться равновесие между ними, тем лучше будет результат эндопротезирования.
Таким образом, мы провели комплексное доклиническое испытание образцов и материалов эндопротезов, полученных с помощью цифрового прототипирования титанового сплава марки ВТ1-00. Исследования проходили согласно регламентирующим документам, а именно на основании Федерального закона от 21 ноября 2011 г. N 323-ФЗ "Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации" статьи 38, пункта 4.
Все исследования показали биосовместимость материала с тканями животного, отсутствие цитотоксичности. Кроме того, достигнуты удовлетворительные прочностные характеристики используемого материала. Полученный предел текучести составил 750 МПа (для сравнения короткая трубчатая кость имеет максимальный предел текучести 125 МПа).
Реализация разработанного бионического подхода к эндопротезированию суставов кисти
Внедрение в систему непрерывного медицинского образования разработанного подхода к эндопротезированию суставов кисти мы провели на базе Института профессионального образования ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России с помощью разработанной дополнительной профессиональной программы повышения квалификации врачей со сроком освоения 36 академических часов по специальностям: 14.01.15 -Травматология и ортопедия, 14.01.17 - Хирургия, 14.01.12 - Онкология» по теме «Аддитивные технологии в клинической практике». Рабочая программа разработана на кафедре травматологии, ортопедии и экстремальной хирургии имени академика РАН А.Ф. Краснова и на кафедре оперативной хирургии и клинической анатомии с курсом инновационных технологий ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России (уровень подготовки кадров высшей квалификации). Протокол утверждения № 8 от 31.05.2018г.
С целью наглядности и визуализации разработанного бионического подхода, мы дополнительно разработали технологию получения соответствующих эндопротезов суставов кисти. Все необходимые исследования провели на кафедре травматологии, ортопедии и экстремальной хирургии имени академика РАН А.Ф Краснова и кафедре оперативной хирургии и клинической анатомии с курсом инновационных технологий, в научно-производственном Технопарке, на базе НОЦ «Аддитивные технологии в медицине», НОЦ «Новые материалы в медицине ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России и лаборатории аддитивных технологий Национального научно-исследовательского университета имени академика С.П. Королева.
При реализации данной технологии удалось выстроить правильную, а главное, эффективную последовательность действий, состоящую из разработанных ранее частных решений, таким образом, бионический подход получил свое развитие и практическую реализацию.
Данная технологическая цепочка состоит из нескольких этапов:
Первый этап. Подготовительный.
Пациент обращается за медицинской помощью к врачу хирургу/онкологу/травматологу-ортопеду по месту жительства/прописки/в экстренном порядке/самопроизвольный выбор. Далее следует диагностический поиск и установка предварительного диагноза. Если установленный диагноз требует особого вида эндопротезирования, пациент направляется в специализированный центр хирургии кисти (травматолого-ортопедической, хирургической или онкологической направленности). Если диагноз не соответствует данному виду эндопротезирования, пациент получает соответствующую медицинскую помощь.
В специализированном центре хирургии кисти проводится дополнительный осмотр узким специалистом. Далее следует решение вопроса о необходимости бионического эндопротезирования на основании проведенных исследований по месту жительства/прописки. В случае отсутствия показаний к бионическому эндопротезированию пациент направляется по месту жительства/прописки.
При наличии у пациента показаний к бионическому эндопротезированию сустава кисти, врач-специалист проводит разъяснительную беседу с пациентом. Подробно рассказывает о возможных последствиях и осложнениях данного вида хирургического вмешательства. При согласии пациента, врач назначает дополнительные исследования: компьютерную и магнитно - резонансную томографию обеих кистей.
Второй этап. Получение бионических 3D-моделей в АПК «Автопплан» по индивидуальному техническому заданию оперирующего врача.
Выполняется на основании разработанного алгоритма. См. пункт 3.1.
Третий этап. Производство бионических эндопротезов на основании 3D – модели суставов кисти с помощью цифрового прототипирования.
Данные полученной бионической 3D – модели передаются на производственную базу. Далее следует производство в материале мелкодисперсного порошка титана ВТ1-00 эндопротеза с помощью цифрового прототипирования. Производится механическая обработка полученного эндопротеза, вакуумное ионоплазменное нанесение покрытия на скользящие и интегрирующие поверхности, финишная обработка полученного эндопротеза (Рисунок 152).
Четвертый этап. Упаковка и стерилизация.
Производится трансферт бионического эндопротеза в «чистую» комнату. Затем стерилизация эндопротеза в потоке этиленоксида в течение 16 часов. Упаковка эндопротеза. Трансферт бионического эндопротеза в специализированное лечебно-профилактическое учреждение для установки.
В соответствии с персонифицированной анатомией конкретного пациента, бионический эндопротез II пястно-фалангового сустава имеет индивидуально подобранные контуры суставных поверхностей, геометрию соответствующего сегмента кисти, метрические параметры. В дистальном отделе пястной кости имеются индивидуальные точки крепления коллатеральных связок пястно-фалангового сустава, образующих суставную капсулу. В проксимальной части пястной кости имеются индивидуальные точки крепления межкостных мышц. Основание проксимальной фаланги имеет соответствующие точки крепления связочного аппарата, образующего капсулу пястно-фалангового сустава. Бионический эндопротез соответствует весу удаленного сегмента кости и имеет дифференциальную конструкцию поверхности. Все перечисленные выше анатомические структуры играют важнейшую роль в формировании мелкой моторики кисти и ее дозированных движений [45; 50].
Таким образом, мы разработали технологию производства эндопротезов суставов кисти с учетом бионического подхода. Безусловно, каждый случай обращения пациента будет индивидуален с точки зрения нозологии, локализации патологического очага и антропометрических параметров. Мы унифицировали технологию производства для персонифицированного подхода, то есть, врач любой хирургической специальности на основании разработанной технологии может изготовить бионический эндопротез сустава кисти на основании своего индивидуального технического задания, приняв во внимание все особенности течения патологического процесса у пациента.
На следующем этапе для обучающихся врачей мы разработали хирургическую технику эндопротезирования суставов кисти с помощью бионических имплантатов.
Для разработки хирургической техники бионического эндопротезирования суставов кисти мы применили программный комплекс «2D виртуальный хирург» — программный продукт для обучения студентов медицинских вузов и практических врачей алгоритму выполнения различных операций. Обучающая программа представляет собой сценарии двухмерного моделирования открытого хода оперативного вмешательства, дополненные графическими и видеоматериалами. В ней обучающемуся предлагается самостоятельно провести операцию от момента выбора инструментария до выхода из операции и наложения швов на рану.
Программный комплекс имеет два режима:
Обучающий режим. Обучающемуся демонстрируется весь ход операции (от начала и до конца) с аудио-комментариями специалиста.
Пользователь может временно прервать этот показ и, когда нужно, продолжить. По завершении операции, пользователь программы возвращается в меню.
Контрольный режим. В нем пользователю самому предстоит пройти через все этапы выбранной операции. В этом случае отсутствуют какие-либо подсказки или комментарии. Если студент все делает верно, то он переходит на следующий шаг, а количество баллов, заработанное им в ходе этой операции, увеличивается. Если пользователь совершает неверное действие, количество баллов уменьшается. При этом используется интегральная система оценки неправильности выбора. В программе имеется возможность индивидуальной настройки балльной оценки под требования конкретного заказчика. Проект реализуется сотрудниками Института инновационного развития СамГМУ Минздрава России.
Разработанная хирургическая техника бионического эндопротезирования II пястно-фалангового сустава состоит из IX этапов и ряда последовательных манипуляций.
Первый этап. Расположение пациента и кисти.
Положение пациента лежа на спине в горизонтальном положении. Отведение верхней конечности под 90о по отношению к продольной оси туловища. Кисть располагается ладонной поверхностью книзу (Рисунок 153, А-Б).