Стереолитографическое моделирование

При черепно-мозговой травме, когда имеются значительные повреждения костей мозгового и лицевого черепа, возникают большие сложности при устранении деформаций этих областей. У пострадавших с травмой лобной области и лица, как правило, повреждены лобная кость, сетнека лобной пазухи, кости средней зоны лицевого скелета, что приводит к анатомическим деформациям и функциональным нарушениям, таким как ограничение подвижности глазных яблок, диплопии (двоение). Кости лицевого скелета тонкие, хрупкие, имеют двояковогнутую форму, одно костное образование плавно с изгибами переходит в другое, вследствие этого не всегда можно восстановить форму кости максимально точно. Иногда часть костей отсутствует, в некоторых случаях они расщеплены и находятся в неправильном положении. Для успешного лечения необходимо оценить весь объем и характер повреждений. Для этой цели используются спиральная компьютерная томография (в аксиальной и фронтальной плоскостях с построением 3D-реформации [ см. фото]).

С её помощью можно определить: Воссоздать поврежденные участки сразу, во время первой операции, удается не всегда. Как правило, пациенты находятся в очень тяжелом состоянии, и кроме черепно-мозговой травмы у них имеются переломы костей конечностей, таза, повреждения грудной клетки, внутренних органов. Поэтому в первые дни основной задачей является спасение жизни, в среднем в течение недели после травмы.

В некоторых случаях повреждение костей настолько обширны, захватывают несколько анатомических областей, имеют мелкооскольчатый характер, что невозможно воссоздать их первоначальную форму используя стандартные методы остеосинтеза. И здесь на помощь хирургам приходит стереолитографическое моделирование. Разработка технологии стереолитографии началась в конце 70-х годов ХХ века и велась одновременно в США, Японии и России и в 1986 г. была запатентована Чарлзом Халлом. Впервые технология лазерной стереолитографии была представлена в 1987 г. на автошоу в Детройте.

При стереолитографии геометрическое воспроизведение объекта осуществляется послойно депрессионным отвердением жидкого фотомономера с помощью UV-лазера (фотополимеризация). Луч лазера, управляемый компьютером, проходит по поверхности жидкого полимера в соответствии с конфигурацией формируемого слоя. В жидкой реакционно-способной среде образуются активные центры (радикалы, ионы, активированные комплексы), которые при взаимодействии с молекулами мономера вызывают рост полимерных цепей, ведущий к фазовому изменению - отвердению слоя. После этого платформа опускается, луч проходит конфигурацию второго сечения, потом третьего и т.д. Так последовательно послойным наращиванием происходит создание трехмерного твердотельного конструктивного элемента заданной геометрии.

Существуют две основные схемы изготовления имплантов с применением стереолитографии:

1. Изготовление импланта на пластиковой модели черепа пациента. Для этого на стереолитографической установке изготавливают модель черепа и в дальнейшем по ней вручную формируют имплант. При этом материалом для изготовления  импланта может являться метилметакрилат или титановая пластина (слепки могут быть изготовлены из специального костного цемента или титановой сетки; преимущественно используется костный цемент, поскольку по своим свойствам он максимально приближен к натуральной костной ткани; данный цемент абсолютно интактен к окружающим тканям и, к тому же, пропитан мощным антибиотиком, сохраняющим свои свойства на протяжении года; следует также отметить, что благодаря заблаговременному созданию слепков сокращается общее время операции и нахождения пациента в наркозе). Это наиболее простой способ, однако он требует точного соблюдения анатомических особенностей при изготовлении импланта.

2. Изготовление пресс-формы. При этом необходимо создание компьютерной модели импланта. Для этого используются три метода: В некоторых случаях операцию проводят сразу, в острый  период травмы – в первые сутки делают спиральную компьютерную томографию, затем в течение нескольких дней изготовляют индивидуальную модель из титана и делают операцию. Иногда провести восстановительное лечение сразу невозможно из-за значительных повреждений, инфицированных ран. Тогда имплантат устанавливают позднее, иногда через несколько месяцев.