A PhD hallgató által kifejlesztett program hatékonyabban készíti fel a sebészeket a mandibula-rekonstrukcióra
Ben Ferguson doktorandusz hallgató CAD-eszközökkel, CT-vizsgálatokkal és egyedi algoritmussal előállított humán mandibuláris implantátum-szimulációval dolgozik. (Fotó: Sydney-i Egyetem).
Az orvosok már jóval a tényleges műtét előtt kijavíthatják az implantátumok és a beavatkozások hibáit...
Írta: Anisha Hall Hoppe, Dental Tribune International
2022.július 13.
SYDNEY, Ausztrália:
Ben Ferguson, a Sydney-i Egyetem Repüléstechnikai, Mechanikai és Mechatronikai Mérnöki Karának PhD-hallgatója CAD-szoftverek, CT-vizsgálatok és egy speciálisan kifejlesztett számítógépes algoritmus felhasználásával forradalmian új programot hozott létre, amely lehetővé teszi, hogy egy szimulációs folyamat során a sebészek már azelőtt kipróbálhassák a teljes körű a mandibuláris rekonstrukció kivitelezését, mielőtt azt a valóságban megkísérelnék. Ferguson programja azokat a fiziológiai körülményeket szimulálja, amelyekbe az orvosi implantátumot behelyezik, ezáltal lehetővé téve a sebészek számára, hogy személyre szabottan válasszák ki eszközeiket és módszereiket a betegspecifikus kezelés teljes sikere érdekében.
Az állkapocs rekonstrukciója jellemzően hosszadalmas – nagyjából három hónapos - felépülési időszakot igényel. Sok lehetséges szövődmény fenyeget, és állandóan fennáll az implantátum kilökődésének veszélye is. Bár az implantológia legfrissebb innovációi a korábbinál jobban elősegítik a csontregenerációt, az orvosok mindeddig nem tudták pontosan megjósolni, hogyan reagál a szervezet az implantátumra, illetve mennyire lesznek majd kedvezőek a körülmények az adott implantátum számára.
Prof. Qing Li, Ferguson PhD témavezetője szerint ez a szimulátor jelentős előrelépést hoz a mandibula-rekonstrukciós műtétek hagyományos tervezése terén: „Az egyensúly óvatos keresgélése és megtalálása a lényeg. Példának okáért egy implantátumnak mechanikusan stimulálnia kell a környező szöveteket a gyógyulás fokozása érdekében, de a mechanikai stimuláció egyben növelheti az implantátum kilökődésének kockázatát is. Algoritmusaink és adatvezérelt megoldásaink segítségével viszont a sebészek optimális tervet tudnak kialakítani anélkül, hogy pusztán a megérzéseikre kellene hagyatkozniuk.”
A CAD-tervező eszközök fejlődésének és a nagy precizitású, erősen megbízható számítógépek által vezérelt tervező modellek használatának, illetve néhány programozási trükknek köszönhetően az orvosok már jóval a tényleges műtét előtt kijavíthatják az implantátumok és a beavatkozások hibáit Ferguson programja segítségével.
„Napjainkban elképzelhetetlen lenne, ha úgy építenének fel egy épületet, hogy előtte nem végeztek rajta mérnöki szimulációkat. Ez ipari alapkövetelmény minden építkezésen – tehát jogos elvárás, hogy ugyanezt alkalmazzák az emberi lényeken végzett műtéteknél is” – mondta Ferguson.
Ben Ferguson doktorandusz hallgató (jobbra) és témavezetője, Prof. Qing Li a betegek CT-felvételeiből készített hologramot vizsgálnak, amelynek célja, hogy az orvosok számára készült szimuláció részeként felkészítsen a mandibula-rekonstrukciós műtétekre. (Fotó: Sydney-i Egyetem)
Ferguson biomechanikai modellező eszközét már jelenlegi is alkalmazzák a klinikai gyakorlatban a feltalálók, és Prof. Jonathan Clark, a sydney-i Chris O'Brien Lifehouse Onkológiai Klinika fej-nyaki tumorok kutatóközpontjának igazgatója közötti megállapodás keretében.
„Az igazán izgalmas ebben az eszközben, hogy jócskán túlmutat a technológia jelenleg ismert keretein, és a biomechanikai modellezés lehetőségeit is kihasználva segíthet megjósolni a csontszövet fiziológiai terhelésekre adott válaszát” - mondta Clark professzor.
A sebészek a szkennelés és a számítógépes modellezés által szolgáltatott adatok alapján pontosíthatják az implantátum behelyezésének magasságát és szögét, hogy a lehető legjobb eredményt érjék el az implantátum és a gazdaszervezet kompatibilitását illetően, ezáltal kevesebb a szövődmény, gyorsabb a gyógyulás, és csökken a kilökődés kockázata – ami mindenki számára előnyös helyzet.
Az mandibuláris rekonstrukciók során alkalmazott rögzítőrendszer optimális elhelyezését vizsgáló programról [Optimal placement of fixation system for scaffold-based mandibular reconstruction] szóló tanulmány eredetileg a Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 2022. februári számában jelent meg.