Применение трехуровневого навигационного шаблона при грудных полупозвонках у детей старшего возраста

Цель исследования. Оценка эффективности и безопасности использования трехуровневого навигационного шаблона при хирургическом лечении врожденных деформаций позвоночника.
Материал и методы. Трехуровневые навигационные шаблоны были использованы при хирургическом лечении четырех последовательно оперированных пациентов 10–17 лет с врожденными деформациями позвоночника на фоне грудных полупозвонков. Корректность стояния винтов после операции оценивали по данным КТ по системе двухмиллиметровых инкрементов: класс 0 – внутрикостное расположение винта; класс 1 – винт выходит за пределы кортикального слоя не более чем на 2 мм; класс 2 – винт выходит за пределы кортикального слоя на 2–4 мм; класс 3 – винт выходит за пределы кортикального слоя более чем на 4 мм. Для обработки DICOM-данных предоперационных КТ использовали свободное программное обеспечение. Модель зоны интереса и навигационный шаблон распечатывали на 3D-принтере и использовали на операции.
Результаты. Прогностически трудными для имплантации с планируемым нарушением целостности замыкательной пластинки оказались 4 (25 %) из 16 корней дуги с шириной ножки менее 4,35 мм. Перфорация наружного кортикального слоя имела место при этом во всех случаях, причем только при ширине ножки 1,9 мм положение винта соответствовало классу 2. При ширине ножки более 4,35 мм внутрикостное расположение винта (класс 0) достигнуто в 11 (91,7 %) из 12 случаев: в одном винт выступал за пределы кортикального слоя на 0,8 мм (класс 1).
Заключение. Трехуровневый навигационный шаблон может рассматриваться как эффективное средство позиционирования транспедикулярных винтов при вторичных изменениях смежных с аномальным сегментов, затрудняющих имплантацию. Для подготовки 3D-модели зоны интереса и создания навигационного шаблона достаточно свободного программного обеспечения, при этом такая модель является высокоинформативным референтным объектом, который удобно использовать в ходе операции. Изготовленный с помощью 3D-печати навигационный шаблон не требует использования дорогостоящего оборудования, что может сделать выполнение операций при врожденном сколиозе более доступным.

3D-печать, навигационный шаблон, врожденный сколиоз

1. Wilcox B, Mobbs RJ, Wu AM, Phan K. Systematic review of 3D printing in spinal surgery: the current state of play. J Spine Surg. 2017;3:433–443. DOI: 10.21037/jss.2017.09.01.

2. Aydin HE, Kaya I, Aydin N, Kizmazoglu C, Karakoc F, Yurt H, Husemoglu RB. Importance of three-dimensional modeling in cranioplasty. J Craniofac Surg. 2019;30:713–715. DOI: 10.1097/SCS.0000000000005121.

3. Филатова О.О., Климов А.Г., Селезнев Б.В. Использование смеси трикальцийфосфата и полимолочной кислоты в качестве материалов для трехмерной печати аллопластических блоков // Педиатр. 2017. Т. 8. № 3. С. 47–50. DOI: 10.17816/PED8347-50.

4. Власова Г.В., Павлов П.В. Врожденная холестеатома среднего уха у детей. Ретроспективный анализ 23 наблюдений // Вестник оториноларингологии. 2017. Т. 82. № S5. С. 59–60.

5. Захарова М.Л., Павлов П.В. Врожденные пороки развития гортани у детей // Российская оториноларингология. 2017. № 1(86). С. 31–35.

6. Hamdan AL, Haddad G, Haydar A, Hamade R. The 3D printing of the paralyzed vocal fold: added value in injection laryngoplasty. J Voice. 2018;32:499–501. DOI: 10.1016/j.jvoice.2017.07.011.

7. Giannopoulos AA, Mitsouras D, Yoo SJ, Liu PP, Chatzizisis YS, Rybicki FJ. Applications of 3D printing in cardiovascular diseases. Nat Rev Cardiol. 2016;13:701–718. DOI: 10.1038/nrcardio.2016.170.

8. Tack P, Victor J, Gemmel P, Annemans L. 3D-printing techniques in a medical setting: a systematic literature review. Biomed Eng Online. 2016;15:115. DOI: 10.1186/s12938-016-0236-4.

9. Wu AM, Lin JL, Kwan KYH, Wang XY, Zhao J. 3D-printing techniques in spine surgery: the future prospects and current challenges. Expert Rev Med Devices. 2018;15:399–401. DOI: 10.1080/17434440.2018.1483234.

10. Ульрих Э.В., Мушкин А.Ю. Хирургическое лечение пороков развития позвоночника у детей. СПб., 2007.

11. Ratliff JK, Nasser R Hemivertebrae resection. In: Operative Techniques: Spine Surgery, 3rd ed. Ed. by Vaccar AR, Baron EM. Elsiever; 2018:398–402.

12. Aoude AA, Fortin M, Figueiredo R, Jarzem P, Ouellet J, Weber MH. Methods to determine pedicle screw placement accuracy in spine surgery: a systematic review. Eur Spine J. 2015;24:990–1004. DOI: 10.1007/s00586-015-3853-x.

13. Бурцев А.В., Павлова О.М., Рябых С.О., Губин А.В. Компьютерное 3D-моделирование с изготовлением индивидуальных лекал для навигирования введения винтов в шейном отделе позвоночника // Хирургия позвоночника. 2018. Т. 15. № 2. С. 33–38. DOI: 10.14531/ss2018.2.33-38.

14. Коваленко Р.А., Руденко В.В., Кашин В.А., Черебилло В.Ю., Пташников Д.А. Применение индивидуальных 3D-навигационных матриц для транспедикулярной фиксации субаксиальных шейных и верхнегрудных позвонков // Хирургия позвоночника. 2019. Т. 16. № 2. С. 35–41. DOI: 10.14531/ss2019.2.35-41.

15. Deng T, Jiang M, Lei Q, Cai L, Chen L. The accuracy and the safety of individualized 3D printing screws insertion templates for cervical screw insertion. Comput Assist Surg (Abingdon). 2016;21:143–149. DOI: 10.1080/24699322.2016.1236146.

16. Kaneyama S, Sugawara T, Sumi M. Safe and accurate midcervical pedicle screw insertion procedure with the patient-specific screw guide template system. Spine. 2015;40:E341–E348. DOI: 10.1097/BRS.0000000000000772.

17. Pu X, Luo C, Lu T, Yao S, Chen Q. Clinical application of atlantoaxial pedicle screw placement assisted by a modified 3d-printed navigation template. Clinics (Sao Paulo). 2018;73:e259. DOI: 10.6061/clinics/2018/e259.

18. Sugawara T, Higashiyama N, Kaneyama S, Sumi M. Accurate and simple screw insertion procedure with patient-specific screw guide templates for posterior C1–C2 fixation. Spine. 2017;42:E340–E346. DOI: 10.1097/BRS.0000000000001807.

19. Wang F, Li CH, Liu ZB, Hua ZJ, He YJ, Liu J, Liu YX, Dang XQ. The effectiveness and safety of 3-dimensional printed composite guide plate for atlantoaxial pedicle screw: A retrospective study. Medicine (Baltimore). 2019;98:e13769. DOI: 10.1097/MD.0000000000013769.

20. Кокушин Д.Н., Виссарионов С.В., Баиндурашвили А.Г., Овечкина А.В., Познович М.С. Сравнительный анализ положения транспедикулярных винтов у детей с врожденным сколиозом: метод «свободной руки» (in vivo) и шаблонынаправители (in vitro) // Травматология и ортопедия России. 2018. Т. 24. № 4. С. 53–63. DOI: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-53-63.

21. Косулин А.В., Елякин Д.В., Лебедева К.Д., Сухомлинова А.Е., Козлова Е.А., Орехова А.Е. Применение навигационного шаблона для прохождения ножки позвонка при транспедикулярной фиксации // Педиатр. 2019. Т. 10. № 3. С. 45–50. DOI: 10.17816/PED10345-50.

22. Cecchinato R, Berjano P, Zerbi A, Damilano M, Redaelli A, Lamartina C. Pedicle screw insertion with patient-specific 3D-printed guides based on low-dose CT scan is more accurate than free-hand technique in spine deformity patients: a prospective, randomized clinical trial. Eur Spine J. 2019;28:1712–1723. DOI: 10.1007/s00586-019-05978-3.

23. Garg B, Gupta M, Singh M, Kalyanasundaram D. Outcome and safety analysis of 3D-printed patient-specific pedicle screw jigs for complex spinal deformities: a comparative study. Spine J. 2019;19:56–64. DOI: 10.1016/j.spinee.2018.05.001.

24. Li X, Zhang Y, Zhang Q, Zhao C, Liu K. Clinical application of a drill guide template for pedicle screw placement in severe scoliosis. Acta Ortop Bras. 2017;25:67–70. DOI: 10.1590/1413-785220172502138828.

25. Lu T, Liu C, Dong J, Lu M, Li H, He X. Cervical screw placement using rapid prototyping drill templates for navigation: a literature review. Int J Comput Assist Radiol Surg. 2016;11:2231–2240. DOI: 10.1007/s11548-016-1414-3.

26. Fan Y, Du J, Zhang J, Liu S, Xue X, Huang Y, Zhang J, Hao D. Comparison of accuracy of pedicle screw insertion among 4 guided technologies in spine surgery. Med Sci Monit. 2017;23:5960–5968. DOI: 10.12659/MSM.905713.

27. Liu K, Zhang Q, Li X, Zhao C, Quan X, Zhao R, Chen Z, Li Y. Preliminary application of a multi-level 3D printing drill guide template for pedicle screw placement in severe and rigid scoliosis. Eur Spine J. 2016;26:1684–1689. DOI: 10.1007/s00586-016-4926-1.

28. Merc M, Drstvensek I, Vogrin M, Brajlih T, Friedrich T, Recnik G. Error rate of multi-level rapid prototyping trajectories for pedicle screw placement in lumbar and sacral spine. Chin J Traumatol. 2014;17:261–266.

29. Azimifar F, Hassani K, Saveh AH, Ghomsheh FT. A medium invasiveness multilevel patient’s specific template for pedicle screw placement in the scoliosis surgery. Biomed Eng Online. 2017;16:130. DOI: 10.1186/s12938-017-0421-0

30. Коваленко Р.А., Кашин В.А., Черебилло В.Ю., Шарифов Р.М., Мирончук Р.Р., Акопов А.Л., ИвановВ.А. Определение оптимального дизайна навигационных матриц для транспедикулярной имплантации в шейном и грудном отделах позвоночника: результаты кадавер-исследования // Хирургия позвоночника. 2019. Т. 16. № 4. С. 77–83. DOI: 10.14531/ss2019.4.77-83.