Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ

НЕВРОЛОГИ, НЕЙРОХІРУРГИ, ЛІКАРІ ЗАГАЛЬНОЇ ПРАКТИКИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

"Тrauma" Том 22, №3, 2021

Back to issue

3D modeling in the planning of treatment of femoral tumors

Authors: Дроботун О.В.
Інститут експериментальної патології, онкології та радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України, м. Київ, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. Результат оперативного лікування пухлин стегнової кістки (СК) залежить від знання реальної картини величини ураження кісткової тканини і м’яких тканин. Об’єктивну картину ураження може суттєво доповнити віртуальне моделювання в рамках магнітно-резонансної та комп’ютерної томографії та практично не вивчене в Україні 3D-моделювання процесу. Реальне твердотільне моделювання сегмента скелета із пухлиною може виробити найбільш оптимальний обсяг резекції і формування конструкції для стабільної фіксації фрагментів кістки. Мета роботи — удосконалити методику 3D-моделювання пухлин стегна для передопераційного планування оперативного втручання та розробки найбільш оптимальної конструкції пристрою. Матеріали та методи. Проведено аналіз доступних даних літератури, рентгенограм, історій хвороби 15 пацієнтів із пухлинами СК. Добрі результати лікування останніх можливі при ґрунтовному доопераційному плануванні. Результати. Ми застосовуємо технології 3D-моделювання та 3D-друку твердотільних моделей пухлин СК. Це дозволяє спланувати лінію передбачуваної резекції кістки, правильно сформувати трансплантат із біоактивної кераміки, тутопласту або власних кісток. 3D-моделювання допомагає створити найбільш оптимальну конструкцію пристрою, що забезпечує стабільну фіксацію цих трансплантатів до фрагментів СК. Розрахунок протяжності резекції сегмента СК з пухлиною проводили за допомогою мультидетекторної комп’ютерної томографічної перфузіографії. Це дає можливість провести передопераційний тренінг щодо встановлення конструкцій сформованих фіксаторів на сегмент фрагменти кістки — трансплантат (ФКТ), визначити його несучу здатність. На основі планування й передопераційного тренування виконано 5 операцій на СК. Для стабілізації сегмента ФКТ застосовувались оптимізовані конструкції фіксатора типу DHS-, LCP-пластин або фіксатором для малоконтактного багатоплощинного остеосинтезу. Висновки. Застосування технології 3D-моделювання та 3D-друку твердотільних моделей конкретних СК і пухлин дозволяє спланувати лінію передбачуваної резекції кістки. На основі цього можна сформувати величину трансплантата, створити конструкцію фіксатора, що забезпечує стабільність у сегменті ФКТ. Перед-операційний тренінг полегшує проведення оперативного втручання. Усе це допомагає обрати найбільш оптимальну тактику лікування.

Background. The outcome of surgical treatment of fe-moral tumors (FT) depends on the knowledge of the real picture of the extent of bone and soft tissue damage. The objective picture of the lesion can be significantly supplemented by virtual modeling in the framework of MRI, CT, and 3D modeling of the process, which is practically not studied in Ukraine. Real solid modeling of a skeletal segment with a tumor can produce the most optimal volume of resection and structure formation for stable fixation of bone fragments. The purpose of the work is to improve the technique of 3D modeling of hip tumors for preoperative planning of surgical intervention and the development of the most optimal design of the device. Materials and methods. The available literature data were analyzed; the radiographs, case histories of 15 patients with FT were studied. Good results of treatment of the last are possible at thorough preoperative planning. Results. We use technologies of 3D modeling and 3D printing of solid models of FT. This allows planning the line of the proposed bone resection, to properly form a graft from bioactive ceramics, tutoplast or own bones. 3D modeling helps to create the most optimal design of the device, which provides stable fixation of these grafts to the femoral fragments. The length of resection of the tumor segment with the tumor was calculated using multidetector compu-ted tomography (MDC) perfusion. This makes it possible to conduct preoperative training to establish the structures of the formed fixators on the segment of bone fragments — graft (BFG), to determine its bearing capacity. Based on planning and preoperative training, 5 operations were performed on the hip. To stabilize the BFG segment, optimized constructions based on a DHS-type clamp, LCP-plates, or a clamp for low-contact multiplane osteosynthesis were used. Conclusions. Application of the technology of 3D modeling and 3D printing of solid models of specific SC and tumors allow planning the line of the proposed bone resection. Based on this, you can form the size of the graft, create a fixator structure that provides stability in the BFG. The preoperative training facilitates surgery. All this helps to choose the most optimal treatment tactics.


Keywords

пухлини стегнової кістки; 3D-моделювання; планування й лікування пухлин стегнової кістки

femoral tumors; 3D modeling; planning and treatment of femoral tumors


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Андрейчин В.А., Білінський П.І. Системний аналіз оперативного методу лікування діафізарних переломів і фактори впливу на репаративну регенерацію. Травма. 2014. 6. 59-64.
2. Білінський П.І. Теорія і практика малоконтактного багатоплощинного остеосинтезу. К.: Макрос, 2008. 375 с.
3. Сименач Б.И. Фрактурология — некоторые аспекты теоретизации учения о переломах костей. Часть 2. Управление процессами репарации. Ортопедия, травматология и протезирование. 2000. 4. 105-117.
4. Cartiaux O., Paul L., Francq B.G., Banse X., Docqu-ier P.L. Improved accuracy with 3D planning and patient-specific instruments during simulated pelvic bone tumor surgery. Ann. Biomed. Eng. 2014. 42. 205-13. PMID: 23963884.
5. Malik A.T., Alexander J.H., Myerson J.L., Khan S.N., Scharschmidt T.J. Is Surgical Resection of the Primary Site Associated with an Improved Overall Survival for Patients with Primary Malignant Bone Tumors Who Have Metastatic Disease at Presentation. Clin. Orthop. Relat. Res. 2020 Oct. 478(10). 2284-2295. doi: 10.1097/CORR.0000000000001361. PMID: 32667758; PMCID: PMC7491913.
6. Misaghi A., Goldin A., Awad M., Kulidjian A.A. Osteosarcoma: a comprehensive review. SICOT J. 2018. 4. 12. doi: 10.1051/sicotj/2017028. Epub 2018 Apr 9. PMID: 29629690; PMCID: PMC5890448.
7. Siegel R.L., Miller K.D., Jemal A. Cancer statistics, 2018. CA Cancer J. Clin. 2018 Jan. 68(1). 7-30. doi: 10.3322/caac.21442. Epub 2018 Jan 4. PMID: 29313949.
8. Ferguson J.L., Turner S.P. Bone Cancer: Diagnosis and Treatment Principles. Am. Fam. Physician. 2018 Aug 15. 98(4). 205-213. PMID: 30215968.
9. Jud L. et al. Joint-preserving tumors resection around the knee with allograft reconstruction using three-dimensional preoperative planning and patient-specific instruments. The Knee. 2019. 26(3). 787-793. doi: https://doi.org/10.1016/j.knee.2019.02.015.
10. Luo W. L., H. Huang, Liu W. Customized knee prosthesis in treatment of Giant cell tumors of the proximal tibia: application of 3-dimensional printing Technology in Surgical Design. Med. Sci. Monit. 2017. 23. 1691-1700.
11. Chieh-Tsai Wu, Ting-Chen Lu, Chun-Sheng Chan, Tzu-Chin Lin Patient-specific 3D printing guide for single-stage skull bone tumor surgery: Novel software workflow with manufacturing of pre-fabricated jigs for bone resection and reconstruction World Neurosurgery (IF 1.829) Pub Date: 2020-12-23. DOI: 10.1016/j.wneu.2020.12.072.

Back to issue