3 d printeru izmantošana traumatoloģijā un ortopēdijā

1. 1
3D printeru izmantošana
traumatoloģijā un ortopēdijā
Uģis Šolmanis
MF V
25.10.16.
Mentors: Doc. R.Jakušonoka

2. 2
 Attēls tiek sagriezts daudzos 2D slāņos (kā CT)
 Tad katrs attēls ar materiālu tiek printēts viens uz otra
virsū
 Priekšmets var tikt printēts vairākos veidos:
»Fused deposition modeling – kūstoši polimēri
»Selective laser sintering - neilons, metāls
»Stereolithography – gaismā sacietējoša gumija
P.S. Orgānu printēšanā tiek izmantotas citas
tehnoloģijas
Īsumā par tehnoloģiju
H. Malik et al, Three-dimensional printing in surgery: a
review of current surgical applications, 12.2015., Journal of
Surgical Research

3. 3
 3D printēšanas iespējas medicīnā visplašāk tiek
pielietotas:
»Ortodontijā
»Sejas, žokļu ķirurģija
»Ortopēdijā un traumatoloģijā
3D printēšanas iespējas medicīnā
H. Cai, Application of 3D printing in orthopedics:
status quo and opportunities in China, 2015, Ann
Transl Med

4. 4
 Pacientam specifiski modeļi
 Pacientam specifiski implanti un ortozes
 Personalizēti instrumenti
Darbības virzieni
F. Auricchio, S. Marconi, 3D printing: clinical applications in orthopaedics and
traumatology, 05.2016., Efort Open Reviews

5. 5
 Pamatdoma modelim ir simulēt klīnisko gadījumu
 Dod iespēju ķirurgam izmēģināt procedūru iepriekš
 Var tikt izmantots krīta vai plastmasas modeļi
 Ortopēdijā tiek simulēts gadījums pie sarežģītu,
šķembainu lūzumu osteosintēzes
 Lāpstiņas printēšana izmaksā zem 100$ (M.DiPaola, 2013)
Pacientam specifiski modeļi
F. Auricchio, S. Marconi, 3D printing: clinical applications in
orthopaedics and traumatology, 05.2016., Efort Open Reviews

6. 6
W.You et al.,Application of 3D printing technology on the treatment of
complex proximal humeral fractures (Neer3-part and 4-part) in old people,
2016, Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research

7. 7
W.You et al.,Application of 3D printing technology on
the treatment of complex proximal humeral fractures
(Neer3-part and 4-part) in old people, 2016,
Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research

8. 8
W.You et al.,Application of 3D printing technology on the
treatment of complex proximal humeral fractures (Neer3-part and
4-part) in old people, 2016, Orthopaedics & Traumatology:

9. 9
Ieguvumi
W.You et al.,Application of 3D printing technology on the treatment of complex proximal humeral
fractures (Neer3-part and 4-part) in old people, 2016, Orthopaedics & Traumatology: Surgery &
Research

10. 10
 Iespējamie materiāli:
»Nerūsējošais tērauds
»Titāns
»Keramika
»Augstas izturības plastmasa (Poli-ēter-ēter-ketoni(PEEK))
Pacientam specifiski (PS) implanti un
ortozes
F. Auricchio, S. Marconi, 3D printing: clinical applications in orthopaedics
and traumatology, 05.2016., Efort Open Reviews

11. 11
 Protēzes var dizainēt CAD programmatūrā, balstoties
uz pacienta attēldiagnostikas bildēm
 Protēze ne tikai atdarina normālu, anatomisku kaulu,
bet arī var izprintēt porainu, kas palīdz
osteointegrācijai
 Pašlaik izvēles materiāls no biokeramikas ir
hidroksiapatīts
 Slodzes izturīgākais ir titāns
PS implanti un ortozes
F. Auricchio, S. Marconi, 3D printing: clinical applications in
orthopaedics and traumatology, 05.2016., Efort Open Reviews

12. 12
http://www.rmit.edu.au/
news/all-
news/2015/august/aust
ralias-first-3d-printed-
spine-implant
Imanishi J, Choong PF . Three-dimensional printed calcaneal prosthesis following total calcanectomy. Int J
Surg Case Rep 2015

13. 13
LayerWise Metal Additive Manufacturing

14. 14
 Porainā struktūra ir ļoti laba vide cilmes šūnām
 Pētījumā ar mezenhimāli stromālām cilmes šūnām,
tās ļoti labi pielipa un dalījās modeļa porainajā
struktūrā (E. Lewallen et al., Osteogenic potential of human adipose-tissue-derived
mesenchymal stromal cells cultured on 3D-printed porous structured titanium, 2016, Gene)
 Ortozes var tikt printētas jebkurai locītavai,
personalizēti
PS implanti un ortozes

15. 15
http://www.eos.info/medical-plus-medica-ot-maximum-flexibility-and-
design-freedom-in-the-production-of-orthoses-fe18e33d89c87523

16. 16
https://i.ytimg.com/vi/rRxSmBhMoDc/maxresdefault.jpg
http://airwolf3d.com/wp-
content/uploads/2014/10/3D-
printed-splint-spotlight-b-
1024x650.jpg

17. 17http://www.3ders.org

18. 18
 Ļoti parocīgas atzīst personalizētos osteotomijas
šablonus
 Konkrētais ir Cubitus varus deformācijas korekcijai
Personalizēti instrumenti
Zhang YZ et al. Application of computer-aided design osteotomy template for treatment of cubitus varus deformity in
teenagers: a pilot study. J Shoulder Elbow Surg2011

19. 19
 62 gadus vecs pacients
 Dg: Osteosarkoma gūžas kaulā
 Pre-operatīvi tika veikta smalka griezuma CT ar 3D
rekonstrukciju, kā arī MRI ar 3D rekonstrukciju
 Balstoties uz rekonstrukcijām, izprintēja 3D modeli
Klīniskais gadījums (1)

20. 20

21. 21

22. 22
 Balstoties uz modeļa mēriem, tika izprintēts implants
 Papildus implantam tika kalibrēts arī zāģis
Klīniskais gadījums (2)

23. 23

24. 24

25. 25
 Visa operācija noritēja kā plānota
 Ķirurga darbs tika asistēts ar datora sensoru un
modelācijas palīdzību
 Post-operatīvi noskaidroja, ka rezekcijas līnijas ir tīras
 Pacienta stāvoklis apmierinošs
Klīniskais gadījums (3)
X.Chen et al., Image-guided installation of 3D-printed patient-
specific implant and its application in pelvic tumor resection and
reconstruction surgery, 2016, Computer Methods and Programs
in Biomedicine

26. 26
 Pašreiz notiek aktīvi pētījumi par pareizo materiālu
izvēli un pareizo printēšanas tehnikas pielietojumu
 Pētījumi notiek gan in vitro, gan in vivo
 Jaunākais ir Kalcija fosfāta (CaP) biokeramikas
implanti, kas printēti locīšanas tehnikā.
 Materiāls veicina kaulu dzīšanu un kaula ieaugšanu
materiālā
Nākotne
G.Brunello et al., Powder-based 3D printing for bone tissue
engineering, oktobris 2016, Biotechnology Advances

27. 27
 3D printēšanas iespējas attīstās ļoti strauji
 Formām un struktūrai, un materiāliem ierobežojumu
nav
 Plašāk tiek izmantots sarežģītiem gadījumiem
 Var izmantot arī sīko locītavu implantiem un citiem
ķirurga un pacienta sapņiem 
Secinājumi

28. 28
 H. Malik et al, Three-dimensional printing in surgery: a review of current surgical applications,
12.2015., Journal of Surgical Research
 H. Cai, Application of 3D printing in orthopedics: status quo and opportunities in China, 2015,
Ann Transl Med
 F. Auricchio, S. Marconi, 3D printing: clinical applications in orthopaedics and traumatology,
05.2016., Efort Open Reviews
 X.Chen et al., Image-guided installation of 3D-printed patient-specific implant and its
application in pelvic tumor resection and reconstruction surgery, 2016, Computer Methods
and Programs in Biomedicine
 Zhang YZ et al. Application of computer-aided design osteotomy template for treatment of
cubitus varus deformity in teenagers: a pilot study. J Shoulder Elbow Surg2011
 W.You et al.,Application of 3D printing technology on the treatment of complex proximal
humeral fractures (Neer3-part and 4-part) in old people, 2016, Orthopaedics & Traumatology:
Surgery & Research
 G.Brunello et al., Powder-based 3D printing for bone tissue engineering, oktobris 2016,
Biotechnology Advances
Izmantotā literatūra

29. 29
Paldies par uzmanību !