Digital Imaging and Communications in Medicine — отраслевой стандарт создания, хранения, передачи и (AMIDE, Synedra View, UniPACS DICOM viewer, Mango, XmedCon, DICOM Viewer, OsiriX, openDICOM.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
»л№н№ИеВ»±Р меµ№З№н±
УДК 616.716.1/.4–089.844
Поступила 29.04.2013 г.
к.м.н., врач хирург-стоматолог
к.м.н., научный сотрудник
К.К. Кобец,
врач-ординатор
Нижегородская государственная медицинская академия, Н. Новгород, 603005, пл. Минина и Пожарского, 10/1;
Поликлиника №2 Медицинского центра управления делами мэра и правительства Москвы, Москва, 109240,
Китай-Город, ул. Солянка, 12;
Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Минздрава России,
Н. Новгород, 603155, Верхне-Волжская набережная, 18
Представлен новый метод компьютерного планирования при хирургическом лечении посттравматических и врожденных деформа
ций лицевого скелета с использованием индивидуально изготовленных имплантатов на основе тетраполифторэтилена для проведения
ливать симметрию поврежденного отдела и на основе полученных данных изготавливать индивидуальные имплантаты для контурной
Получены положительные результаты при клиническом применении предложенного метода у пациентов с посттравматическими и
врожденными деформациями лица. Компьютерное планирование позволяет разработать алгоритм лечения и достоверно прогнозиро
вать его результат за счет изготовления индивидуального имплантата, который используют для контурной пластики лица, нуждающе
гося в коррекции.
Компьютерное планирование и CAD/CAm-производство индивидуального имплантата позволяют устранять деформа
посттравматическими и врожденными деформациями лица.
контурная пластика; операции в челюстно-лицевой области; цифровая скульптура в челюстно-лицевой области.
їыРЭШаЮТРЭШХ ЯыРбвШзХбъШе ЮЯХаРжШЩ Т зХыобвЭЮ-ыШжХТЮЩ ЮСыРбвШ
Planning Technique in maxillofacial Plasty
PhD, Tutor, the Department of maxillofacial surgery and Implantology,
the Faculty of Doctors’ Advanced Training
N.L. Korotkova,
PhD, Research Worker
К.К. Kobets,
D.med.sc., Professor, Head of the Department of maxillofacial surgery and Implantology,
the Faculty of Doctors’ Advanced Training
Russian Federation, 603005;
Kitai-Gorod, moscow, Russian Federation, 109240;
Nizhny Novgorod Research Institute of Traumatology and Orthopedics, ministry of Health of the Russian Federation,
Verkhne-Volzhskaya naberezhnaya st., 18, Nizhny Novgorod, Russian Federation, 603155
We have represented a new method of computer planning in surgical management of posttraumatic and congenital deformities of facial
skeleton using individual tetrapolyfluoroethylene implants for contour plasty. There have been developed the technique of preoperative planning
enabling to recover the symmetry of a deformed area using a computer 3D-model, and based on the obtained data — to produce individual
implants for contour plasty.
There have been received positive results of the technique in clinical use in patients with posttraumatic and congenital facial deformities.
»л№н№ИеВ»±Р меµ№З№н±
Computer planning promotes accurate planning and reliable prognosis of the management results due to an individual implant used for contour
facial plasty, which requires correction.
Computer planning and CAD/CAm-production of an individual implant enables to correct deformities and recover facial
symmetry and esthetics in patients with posttraumatic and congenital distortions of face.
Показаниями к проведению контурной пластики
при врожденных и приобретенных деформациях лица
являются несимметричное развитие костей одной из
половин черепа (например, скуловой кости, ветви и/
или тела нижней челюсти при отсутствии нарушений
прикуса), неправильно сросшиеся переломы скуло
орбитального комплекса. Также эти операции могут
проводиться по эстетическим показаниям для измене
ния контуров лица. Традиционно для подобных вмеша
тельств применяются костные аутотрансплантаты или
стандартные силиконовые имплантаты. Недостатки при
использовании костных аутотрансплантатов связаны с
необходимостью проведения дополнительной опера
ции по забору трансплантата, большей трудоемкостью
их обработки для создания конгруэнтной поверхности
с воспринимающим ложем, неточностью при формиро
вании трансплантата «на глаз». Силиконовые имплан
таты имеют стандартную форму и не всегда позволяют
восстановить нарушенную симметрию лица.
Основную роль в планировании операций контурной
пластики играют методы компьютерной томографии:
мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ)
и конусно-лучевая компьютерная томография (КЛКТ).
Томографы, на которых проводится исследование,
обладают своим специализированным программным
обеспечением для планирования и контроля лечения.
При сканировании получается серия срезов иссле
дуемой области в виде DICO
-файлов (
англ.
Digital
Imaging and Communications in
edicine — отраслевой
стандарт создания, хранения, передачи и визуализации
медицинских изображений и документов обследован
ных пациентов), которые реформируются в трехмерное
изображение лицевого черепа. Анализ полученного
трехмерного объемного изображения позволяет хирур
гу оценить объем деформации, ее точную локализацию
и размеры. Кроме того, программное обеспечение не
которых томографов позволяет также проводить вир
туальное планирование операции, используя функции
зеркального отображения (здоровой стороны на де
формированную), сегментацию отдельных участков
скелета и их перемещение. Подобная визуализация
помогает хирургу в составлении плана хирургического
вмешательства: оценка размеров имплантата, опреде
ление доступа к области деформации [1, 2]. В открытом
доступе существует большое количество бесплатных и
коммерческих программ для анализа DICO
жений (A
ynedra View, UniPAC
DICO
viewer,
ango, XmedCon, DICO
Viewer, OsiriX, openDICO
NET, K-PAC
, Aeskulap-DICO
, пакет программ
3Dview (Россия)), специализированных программ для
планирования хирургических вмешательств на кос
тях черепа:
imics (
aterialise), iPlan 3.0 (Brainlab®,
Feldkirchen, Германия), 3D Doctor, Amira, Analyse,
liceOmatic (TomoVision, Канада), InVesalius
(Бразилия). Виртуальное планирование в таких про
граммах основано на широком, но недостаточном, на
наш взгляд, наборе стандартных функций. Основным
минусом данного метода диагностики является отсутст
вие возможности точно перенести виртуальный план на
операционное поле. В некоторых специализированных
программах для челюстно-лицевой хирургии сущест
вует возможность изготовления интраоперационных
шаблонов для правильного позиционирования костных
аутотрансплантатов [3].
Развитие компьютерных и CAD/CA
-технологий
(Computer-aided design — автоматизированная систе
ма, реализующая информационную технологию вы
полнения функций проектирования; Computer-aided
manufacturing — подготовка технологического процесса
производства изделий, ориентированная на использо
вание ЭВМ) позволило на основе 3D-моделей получать
точные объемные модели скелета из различных плас
тиковых и биосовместимых материлов [4–9]. Для из
готовления моделей черепа наиболее подходят такие
методы аддитивного производства, как лазерная сте
реолитография, моделирование методом наплавления
или струйная печать. Суть этих технологий заключается
в послойном наложении материала на основе компью
терной 3D-модели. Компьютерное виртуальное плани
рование операций и методы CAD/CA
-производства
из биосовместимых материалов активно внедряются
в клиническую практику. Это объясняется их относи
тельной простотой в использовании, доступностью и,
что самое важное, широкими возможностями при диа
гностике и планировании. Такое мнение поддерживает
абсолютное большинство челюстно-лицевых хирургов
и стоматологов. По данным работы [10], 99,8% указан
ных специалистов связывают будущее челюстно-лице
вой хирургии с разработкой и использованием методик
ядерно-магнитного резонанса, компьютерной томогра
фии и интенсификацией применения новейших оптико-
физических, механических, физиологических, рентге
нологических и прочих методов диагностики патологии
челюстно-лицевой области. Главным преимуществом
данного вида производства является способность со
здания мелких деталей, пустот и сложной внутренней
геометрии [4]. Изготовленные таким образом модели
черепа используются для более детального планиро
вания по сравнению с описанной выше виртуальной
3D-диагностикой [1, 11]. На объемной модели можно
смоделировать из пластичных затвердевающих мате
риалов (акриловой глины или пластилина) имплантат
для контурной пластики, определить хирургический
доступ, путь его введения, место крепления. После из
°.°. лгаРХТ, °.±. гльЭШъЮТ, м.». йЮаЮвъЮТР, й.й. йЮСХж, Б.О. зТРЭЮТ
»л№н№ИеВ»±Р меµ№З№н±
готовления такого прототипа его следует оцифровать
(3D-сканирование) и на основе полученной компьютер
ной 3D-модели изготовить имплантат из биосовмес
тимых материалов (керамика, политетрафторэтилен,
В настоящее время планирование контурной пласти
ки с использованием индивидуальных имплантатов из
биосовместимых ксеногенных материалов проводится
Компьютерная томография головы, построение
на основе полученных данных компьютерной 3D-моде
Изготовление методами аддитивного производст
Моделирование индивидуального имплантата из
пластичных материалов на модели черепа.
Изготовление модели имплантата из биосовмес
Нами предлагается новый, оптимизированный ме
тод планирования пластических операций, который со
стоит лишь из трех этапов:
Компьютерная томография головы, построение
на основе полученных данных компьютерной 3D-моде
Компьютерное моделирование операции, созда
ние 3D-модели индивидуального имплантата.
Изготовление модели имплантата из биосовмес
При использовании этого метода исключаются такие
трудоемкие и дорогостоящие этапы, как изготовление
стереолитографической модели черепа, прототипа им
Апробация нового метода успешно проведена при
хирургическом лечении трех пациентов методом кон
турной пластики: одной пациентки с врожденной пато
логией (недоразвитие тела нижней челюсти справа) и
двух пациентов с посттравматическими деформация
ми скулоорбитального комплекса. Пациенты не имели
сопутствующей соматической патологии, являющейся
противопоказанием к запланированному хирургичес
кому лечению.
Суть предложенного метода заключается в следую
щем. На первом этапе проводится МСКТ на томогра
фе Toshiba, Aquilon 32 Tochibaco (спиральное скани
рование, толщина слоя 0,5 мм, 2,0±0,9 мЗв) (Япония).
Полученные данные в виде серии DICO
-файлов с
использованием программного обеспечения InVesalius
3.0 конвертируются в 3D-модель черепа в формате obj.
Данный формат совместим с программами 3D-модели
рования (Autodesk 3D
ax, Autodesk
aya и др.).
Эти программы обладают расширенными возможнос
тями объемного моделирования и объемного скульп
тинга. Далее стандартными средствами программного
обеспечения выполняется зеркальное отображение
здоровой стороны на поврежденную область, заполне
ние объема дефекта объемом имплантата и за счет вы
читания из большего объема (зеркальная копия здоро
вой стороны) меньшего объема (область деформации)
получается прототип имплантата. Далее проводится
адаптация мест прилегания модели имплантата к об
ласти деформации и, при необходимости, модифика
ция его формы и прилегания (виртуальная скульптура).
После завершения 3D-моделирования имплантата его
модель сохраняется в формате stl, необходимом для
CAD/CA
-производства, файл отправляется для изго
Всем пациентам применяли имплантаты, изго
товленные из политетрафторэтилена. Оперативные
вмешательства проводили под эндотрахеальным
наркозом. Имплантаты фиксировали к подлежа
щим костным структурам титановыми мини-винтами.
Послеоперационный период протекал без особеннос
тей, все имплантаты хорошо интегрировались с тка
нями, нагноения и отторжения имплантатов не наблю
далось. Швы снимали на 7-е сутки. Через 2 нед для
контроля прилегания имплантата и оценки симметрии
проводили контрольную КЛКТ.
Для демонстрации описанного метода приводим
Пациент Е., 35 лет. Диагноз: посттравматическая де
формация скулоорбитальной области. Зрение и функция
жевания не нарушены. На основании клинико-рентгеноло
гического обследования запланировано проведение кон
турной пластики с использованием индивидуально изго
товленного имплантата из политетрафторэтилена. Этапы
планирования изготовления имплантата приведены на
Череп имеет сложное строение с точки зрения как
анатомии, так и геометрии. Повреждения и деформа
ции еще больше усложняют его объемную структуру.
Поэтому планирование операций по устранению дефек
тов и деформаций челюстно-лицевой области, в част
ности методами контурной пластики, является трудной
задачей. В нашей работе мы использовали инстру
менты программного обеспечения по 3D-моделирова
нию, которое применяется для создания современных
мультипликационных и художественных фильмов. Оно
позволяет, наряду с простыми функциями сегмента
ции, зеркального отображения, буллевого объединения
и вычитания объемных тел, выполнять виртуальную
скульптуру (цифровую скульптуру). Данная операция
дает возможность рисовать в объеме и точно восста
навливать сложные анатомические структуры черепа с
сохранением размеров оригинала.
На основе проведенных операций мы получали сна
чала виртуальную 3D-модель имплантата, а затем на
ее основе изготавливали индивидуальный имплантат,
полностью конгруэнтный реципиентному ложу и вос
станавливающий контуры лица.
Использованные нами имплантаты из политетра
фторэтилена удобны в применении. Они инертны в
тканях, пористые, что улучшает их интеграцию, доста
точно твердые для удержания своей формы и в то же
время пластичные, что важно при их проведении через
мягкие ткани при установке и фиксации.
Для создания объемной 3D-модели черепа мы реко
мендуем проводить МСКТ, а не КЛКТ по технологичес
їыРЭШаЮТРЭШХ ЯыРбвШзХбъШе ЮЯХаРжШЩ Т зХыобвЭЮ-ыШжХТЮЩ ЮСыРбвШ
»л№н№ИеВ»±Р меµ№З№н±
Рис. 3.
Этап виртуального планирования. Выполнены сег
ментация (выделение) скулоорбитального комплекса справа
и его зеркальное отображение на левую сторону на область
Рис. 4.
Вид сверху.
ежду деформированной скуловой дугой
(желтого цвета) и зеркально отображенной левой скуловой
дугой видно свободное пространство
Рис. 5.
Вид сверху. С использованием инструментов
объемного моделирования сформированы границы
модели имплантата и заполнена область дефекта
3D-реконструкция данных компьютерной томографии
Рис. 2.
3D-модель черепа, подготовленная для планирования
°.°. лгаРХТ, °.±. гльЭШъЮТ, м.». йЮаЮвъЮТР, й.й. йЮСХж, Б.О. зТРЭЮТ
»л№н№ИеВ»±Р меµ№З№н±
ким причинам. Данные МСКТ лучше обрабатываются
программным обеспечением, очищаются от «шумов»,
что в результате позволяет получить более точную 3D-
модель черепа, более контрастное 3D-изображение
черепа, имплантата и мягких тканей. Для контроля ле
чения лучше использовать КЛКТ, которая в отличие от
МСКТ дает меньшую лучевую нагрузку на пациента.
Использование компьютерного пла
нирования и CAD/CA
-производства индивидуального
имплантата из политетрафторэтилена позволяет уст
ранять деформации и точно восстанавливать симмет
рию и эстетику лица у пациентов с посттравматически
ми и врожденными деформациями челюстно-лицевой
области. Предложенный метод дает возможность со
кратить время планирования операции контурной плас
тики, повысить точность, снизить продолжительность
вмешательства и его объем, получить прогнозируемый
результат.
Литература
Перова Н.Г. Специализированное программное обеспе
чение компьютерных томографов для планирования и контроля
лечения в челюстно-лицевой хирургии. Сибирский медицинский
журнал 2010; 25(3, выпуск 2): 98.
Аржанцев А.П., Перфильев С.А. Спиральная компьютерная
томография при диагностике заболеваний челюстно-лицевой об
Рис. 6.
Модель имплантата:
— внутренняя поверхность, точно соответствующая наружной поверхности деформированной
скуловой кости;
— наружная поверхность, точно соответствующая контурам контралатеральной здоровой стороны
Рис. 7.
Индивидуально изготовленный имплантат из политетрафторэтилена:
— наружная поверхность;
— внутренняя по
верхность
ласти и планировании хирургического лечения. Сибирский меди
цинский журнал 2010; 25(3, выпуск 2): 69–70.
Essig H., Rana М.,
Kokemuelle
H.,
C.,
Ruecke
Tavasso
F.,
N.-C. Pre-operative planning for mandibular
reconstruction — a full digital planning workflow resulting in a patient
van Noort R. The future of dental devices is digital. Dental
iyazaki T., Hotta Y., Kunii J., et al. A review of dental
CAD/CA
: current status and future perspectives from 20 years of
experience. Dent
Winder J., Bibb R.
edical rapid prototyping technologies: state
of the art and current limitations for applications in oral and maxillofacial
surgery. J Oral
Bartlett P., Carter L., Russell J.L. The leeds method for titanium
cranioplasty construction. Brit J Oral
ueller A.A., Paysan P.,
chumacher R., Zeilhofer H.F.,
Berg-Boerner B.I.,
aurer J., et al.
issing facial parts computed by a
morphable model and transferred directly to a polyamide laser-sintered
prosthesis: an innovation study. Brit J Oral
urg 2011 Dec;
hanjani Y., De Croos J.N., Pilliar R.
., Kandel R.A.,
Toyserkani
olid freeform fabrication and characterization of porous
calcium polyphosphate structures for tissue engineering purposes.
Чигринец О.В., Виноградов Д.Л. Челюстно-лицевая хирур
гия: перспективы развития. ГлавВрач 2011; 1: 11–13.
Никитин А.А., Стучилов В.А. Основные научные разра
ботки и перспективы дальнейшего развития отделения челюс
тно-лицевой хирургии. Альманах клинической медицины 2003;
6: 151–169.
їыРЭШаЮТРЭШХ ЯыРбвШзХбъШе ЮЯХаРжШЩ Т зХыобвЭЮ-ыШжХТЮЩ ЮСыРбвШ
»л№н№ИеВ»±Р меµ№З№н±
Perova N.G.
petsializirovannoe programmnoe obespechenie
komp’yuternykh tomografov dlya planirovaniya i kontrolya lecheniya
v chelyustno-litsevoy khirurgii [
pecialized software of computed
tomography scanners for treatment planning and control in maxillofacial
surgery].
sibirskiy meditsinskiy zhurnal — siberian medical Journal
Arzhantsev A.P., Perfil’ev
piral’naya komp’yuternaya
tomografiya pri diagnostike zabolevaniy chelyustno-litsevoy oblasti i
planirovanii khirurgicheskogo lecheniya [Helical computed tomography
in diagnosis of maxillofacial diseases and surgical management
sibirskiy meditsinskiy zhurnal — siberian medical Journal

Essig H., Rana М.,
Kokemuelle
H.,
C.,
Ruecke
Tavasso
F.,
N.-C. Pre-operative planning for mandibular
reconstruction — a full digital planning workflow resulting in a patient
van Noort R. The future of dental devices is digital.
Dental mater
iyazaki T., Hotta Y., Kunii J., et al. A review of dental CAD/CA
current status and future perspectives from 20 years of experience.
Winder J., Bibb R.
edical rapid prototyping technologies: state
of the art and current limitations for applications in oral and maxillofacial
surgery.
Bartlett P., Carter L., Russell J.L. The Leeds method for titanium
cranioplasty construction.
ueller A.A., Paysan P.,
chumacher R., Zeilhofer H.F.,
Boerner B.I.,
aurer J., et al.
issing facial parts computed by a
morphable model and transferred directly to a polyamide laser-sintered
prosthesis: an innovation study.
Brit J Oral maxillofac surg
2011 Dec;
hanjani Y., De Croos J.N., Pilliar R.
., Kandel R.A.,
Toyserkani
olid freeform fabrication and characterization of porous
calcium polyphosphate structures for tissue engineering purposes.
Chigrinets O.V., Vinogradov D.L. Chelyustno-litsevaya
khirurgiya: perspektivy razvitiya [
axillofacial surgery: development
GlavVrach — Chief Physician
Nikitin A.A.,
tuchilov V.A. Osnovnye nauchnye razrabotki
perspektivy dal’neyshego razvitiya otdeleniya chelyustno-litsevoy
khirurgii [Basic scientific research results and prospects of further
development of the maxillofacial surgery department].
Al’manakh
klinicheskoy meditsiny — Clinical medicine Almanac
2003; 6:
151–169.
°.°. лгаРХТ, °.±. гльЭШъЮТ, м.». йЮаЮвъЮТР, й.й. йЮСХж, Б.О. зТРЭЮТ

Приложенные файлы

  • pdf 7826433
    Размер файла: 3 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий