Эффективность использования индивидуальных 3D-моделей позвоночника при декомпрессивно-стабилизирующих операциях на пояснично-крестцовом отделе позвоночника

ОБОСНОВАНИЕ. Детальное изучение индивидуальной анатомии позвоночника играет ключевую роль в предоперационном планировании. Для выполнения данной задачи в мировой практике отмечается рост интереса к использованию индивидуальных 3D-моделей позвоночника. Несмотря на положительные отзывы об использовании индивидуальных биомоделей позвоночника, открытым остается вопрос научного обоснования преимущества методики. В связи с этим, считаем целесообразным проведение исследования на распространенных типовых патологических процессах, таких, как дегенеративные поражения позвоночника.

ЦЕЛЬ – оценка эффективности применения индивидуальной 3D-модели позвоночника при выполнении операции трансфораминального спондилодеза в поясничном отделе в зависимости от индивидуального опыта хирурга.

МЕТОДЫ. В исследовании проводилась оценка эффективности использования 3D-моделей позвоночника при выполнении типовой декомпрессивно-стабилизирующей операции по методике TLIF в пояснично-крестцовом отделе более опытным хирургом (более 150 аналогичных операций) и хирургом с единичными случаями выполнения аналогичных самостоятельных операций. Результаты оценивались на основании критериев безопасность имплантации по методикам Кaneyama и Abul-Kasim, частоты повторных операций, количества выполненных в ходе операции рентгеновских снимков, времени операции и ее отдельных этапов. Полученные данные сравнивались между группами и между хирургами.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Применение индивидуальных 3D-моделей позвоночника при операциях трансфораминального спондилодеза в поясничном отделе позвоночника повышало безопасность имплантации для обоих хирургов, но значимость различий была больше для хирурга с малым опытом. Использование индивидуальной 3D-модели сокращало время операции и снижало риски повторных операций, ассоциированных с мальпозициями винтов. В большей степени эта тенденция прослеживалась для начинающих хирургов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование индивидуальных 3D-моделей позвоночника при типовых декомпрессивностабилизирующих операциях на пояснично-крестцовом отделе позвоночника является полезным инструментом периоперационного планирования, повышающим безопасность имплантации, снижающим время отдельных этапов операции и лучевую нагрузку.

1. Rapid prototyping technology for surgeries of the pediatric spine and pelvis: benefits analysis / J. Guarino, S. Tennyson, G. McCain [et al.] // Journal of pediatric orthopedics.– 2007. – Vol. 27, № 8. – P. 955–960. https://doi.org/10.1097/bpo.0b013e3181594ced.

2. Clinical application of computer-designed polystyrene models in complex severe spinal deformities: a pilot study / K. Mao, Y. Wang, S. Xiao [et al.] // European spine journal.– 2010. – Vol. 19, № 5. – P. 797–802. https://doi.org/10.1007/s0058601013590.

3. The accuracy of a method for printing three-dimensional spinal models / A.-M. Wu, Z.-X. Shao, J.-S. Wang [et al.] // PLoS one.– 2015. – Vol. 10, № 4. – P. e0124291. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0124291.

4. 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: E 341–Е348.. https://doi.org/10.1097/brs.0000000000000772.

5. Abul-Kasim K., Strömbeck A., Ohlin A., Maly P., Sundgren P.C. Reliability of Low-Radiation Dose CT in the Assessment of Screw Placement After Posterior Scoliosis Surgery, Evaluated With a New Grading System. Spine. 2009;34(9):941–948. https://doi.org/10.1097/brs.0b013e31819b22a4.

6. Shahrubudin, N. An overview on 3D printing technology: technological, materials, and applications / N. Shahrubudin, T.C. Lee, R. Ramlan // Procedia Manufacturing.– 2019. – Vol. 35. – P. 1286– 1296. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.06.089

7. Bourell, D. L. History and evolution of additive manufacturing / D. L. Bourell, J. J. Beaman, T. Wohlers // Additive manufacturing processes / eds.: D. L. Bourell, W. Frazier, H. Kuhn, M. Seifi. – Almere, Netherlands: ASM International, 2020. – Vol. 24. – P. 1–8.– (ASM handbook). https://doi.org/10.31399/asm.hb.v24.a0006548.

8. Provaggi, E. Applications of 3D printing in the management of severe spinal conditions / E. Provaggi, J. J.H. Leong, D.M. Kalaskar // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part H, Journal of engineering in medicine.– 2017. – Vol. 231, № 6. – P. 471– 486. https://doi.org/10.1177/0954411916667761.

9. Spinal biomodeling / P. S. D’Urso, G. Askin, J.S. Earwaker [et al.] // Spine.– 1999. – Vol. 24, № 12. – P. 1247–1251. https://doi.org/10.1097/0000763219990615000013.

10. Yoshihara, H. Screw-related complications in the subaxial cervical spine with the use of lateral mass versus cervical pedicle screws: a systematic review / H. Yoshihara, P. G. Passias, T. J. Errico // Journal of neurosurgery. Spine.– 2013. – Vol. 19, № 5. – P. 614–623. https://doi.org/10.3171/2013.8.spine13136.

11. The accuracy of a method for printing three-dimensional spinal models / A.-M. Wu, Z.-X. Shao, J.-S. Wang [et al.] // PLoS one.– 2015. – Vol. 10, № 4. – P. e0124291. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0124291

12. Three-dimensional models: an emerging investigational revolution for craniovertebral junction surgery / A. Goel, B. Jankharia, A. Shah, P. Sathe // Journal of neurosurgery. Spine.– 2016. – Vol. 25, № 6. – P. 740–744. https://doi.org/10.3171/2016.4.spine151268.

13. En bloc resection of primary malignant bone tumor in the cervical spine based on 3-dimensional printing technology / J.-R. Xiao, W.-D. Huang, X.-H. Yang [et al.] // Orthopaedic surgery.– 2016. – Vol. 8, № 2. – P. 171–178. https://doi.org/10.1111/os.12234.

14. Use of 3-Dimensional printing technology in complex spine surgeries / R. Lador, G. Regev, K. Salame [et al.] // World neurosurgery.– 2020. – Vol. 133. – P. e327–e341. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2019.09.002.

15. Development of an ultrasound phantom for spinal injections with 3-dimensional printing / S. J. West, J.-M. Mari, A. Khan [et al.] // Regional anesthesia and pain medicine.– 2014. – Vol. 39, № 5. – P. 429–433. https://doi.org/10.1097/aap.0000000000000136.

16. Development of a novel 3D printed phantom for teaching neurosurgical trainees the freehand technique of C2 laminar screw placement / W. Clifton, E. Nottmeier, S. Edwards [et al.] // World neurosurgery.– 2019. – Vol. 129. – P. e812–e820. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2019.06.038.

17. Р.А. Коваленко, Д.А. Пташников, В.Ю. Черебилло, В.А. Кашин. Индивидуальные 3D-модели в спинальной хирургии – обзор литературы и клинические примеры. Научно-практический журнал нейрохирургия и неврология детского возраста. 2019;4(62):8–16.

18. Редкий случай лечения гигантской паравертебральной артериовенозной мальформации в сочетании с идиопатическим сколиозом / Коваленко Р.А., Пташников Д.А., Савелло А.В., Масевнин С.В., Кашин В.А. // Хирургия позвоночника.– 2019. – Т. 16, № 3. – С 47–54. https://doi.org/10.14531/ss2019.3.47–54

19. Анализ применения 3D-прототипирования при хирургической коррекции врожденных кифосколиозов / А. А. Снетков, Д.С. Горбатюк, А.А. Пантелеев [и др.] // Хирургия позвоночника.– 2020. – Т. 17, № 1. – С. 42–53. https://doi.org/10.14531/ss2020.1.42–53