Компьютерное моделирование, 3D-принтинг и индивидуальное протезирование в лечении больного с остеосаркомой костей таза

В статье представлен клинический случай лечения пациента с остеосаркомой подвздошной кости, которому была выполнена резекция костей таза с замещением дефекта индивидуальным имплантом. На основании данных компьютерной томографии (КТ) была реконструирована цифровая трехмерная модель таза и изготовлена физическая модель при помощи 3И-печати. Определен оптимальный объем резекции кости с учетом онкологических принципов. Разработан дизайн имплантата с учетом анатомических особенностей пациента при помощи компьютерного моделирования. Компьютерная модель костей таза с замещенным дефектом индивидуальным имплантатом проанализирована методом конечных элементов для определения зон напряжения в системе «скелет-имплантат». Операция прошла по заранее намеченному плану, после удаления опухоли индивидуальный протез таза и тазобедренного сустава были успешно имплантированы. Пациент прослежен на протяжении 2 лет, без прогрессирования болезни и развития ортопедических осложнений, с хорошим функциональным результатом. Применение компьютерного дизайна и 3И-печати тазового протеза по индивидуальному проекту может быть оптимальным методом выбора для лечения больных с опухолями костей таза с хорошим клиническим и функциональным результатом.

1. Ham SJ, Kroon HM, Koops HS, Hoekstra HJ. Osteosarcoma of the pelvis: oncological results of 40 patients registered by The Netherlands Committee on Bone Tumours. Eur J Surg Oncol. 2000;26:53-60.

2. Meyers PA, Gorlick R. Osteosarcoma. Pediatr Clin North Am. 1997;44:973-989.

3. Wurtz LD, Peabody TD, Simon MA. Delay in the diagnosis and treatment of primary bone sarcoma of the pelvis. J Bone Joint Surg Am. 1999;81:317-325.

4. Grimer RJ, Carter SR, Tillman RM, Spooner D, Mangham DC, Kabukcuoglu Y. Osteosarcoma of the pelvis. J Bone Joint Surg Br. 1999;81:796-802.

5. Bielack SS, Kempf-Bielack B, Delling G, Exner GU, Flege S, Helmke K et al. Prognostic factors in high-grade osteosarcoma of the extremities or trunk: An analysis of 1,702 patients treated on neoadjuvant cooperative osteosarcoma study group protocols. J Clin Oncol. 2002;20:776-790.

6. Bieling P, Rehan N, Winkler P, Helmke K, Maas R, Fuchs N et al. Tumor size and prognosis in aggressively treated osteosarcoma. J Clin Oncol. 1996;14:848-858.

7. Kawai A, Healey JH, Boland PJ, Lin PP, Huvos AG, Meyers PA. Prognostic factors for patients with sarcomas of the pelvic bones. Cancer. 1998;82:851-859.

8. Carter SR, Eastwood DM, Grimer RJ, Sneath RS. Hindquarter amputation for tumours of the musculoskeletal system. J Bone Joint Surg Br. 1990;72:490-493.

9. Bielack SS, Wulff B, Delling G, Gobel U, Kotz R, Ritter J et al. Osteosarcoma of the trunk treated by multimodal therapy: Experience of the Cooperative Osteosarcoma study group (COSS). Med Pediatr Oncol. 1995;24:6-12.

10. Kawai A, Huvos AG, Meyers PA, Healey JH. Osteosarcoma of the pelvis. Oncologic results of 40 patients. Clin Orthop Relat Res. 1998;348:196-207.

11. Ayvaz M, Bekmez S, Mermerkaya MU, Caglar O, Acaroglu E, Tokgozoglu AM. Long-term results of reconstruction with pelvic allografts after wide resection of pelvic sarcomas. Scientific World Journal 2014:605019.

12. Ozaki T, Hillmann A, Bettin D, Wuisman P, WinkelmannW. High complication rates with pelvic allografts. Experience of 22 sarcoma resections. Acta Orthop Scand. 1996;67:333-338.

13. O'Connor MI, Sim FH. Salvage of the limb in the treatment of malignant pelvic tumors. J Bone Joint Surg Am. 1989;71:481-494.

14. Liang H, Ji T, Zhang Y, Wang Y, Guo W. Reconstruction with 3D-printed pelvic endoprostheses after resection of a pelvic tumour. Bone Joint J. 2017;99-B:267-275.

15. Chen X, Xu L, Wang Y, Hao Y, Wang L. Image-guided installation of 3D-printed patient-specific implant and its application in pelvic tumor resection and reconstruction surgery. Comput Methods Prog Biomed. 2016;125:66-78.

16. Wong KC, Kumta SM, Geel NV, Demol J. One-step reconstruction with a 3D-printed, biomechanically evaluated custom implant after complex pelvic tumor resection. Comput Aided Surg. 2015;20:14-23.

17. Сушенцов ЕА, Мусаев ЭР, Софронов ДИ, Федорова АВ, Степанова АМ, Ефименко ОС, Дженжера ГЕ, Алиев МД. Индивидуальное эндопротезирование на основе 3О-технологий после резекции костей таза. Саркомы костей, мягких тканей и опухоли кожи. 2017;(3):14-20.

18. Maslov L.B. Mathematical model of bone regeneration in a porous implant. Mechanics of Composite Materials. 2017;53(3):399-414.

19. Маслова ИЛ, Суркова ПВ, Маслов ЛБ, Жмайло МА, Сушенцов ЕА. Конечно-элементное моделирование ацетабулярного компонента персонализированного эндопротеза тазобедренного сустава. XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник трудов в 4 томах. Т. 4: Материалы симпозиумов. Уфа: РИЦ БашГУ. 2019;4:178-180.

20. Shah FA, Snis A, Matic A, Thomsen P, Palmquist A. 3D printed Ti6Al4V implant surface promotes bone maturation and retains a higher density of less aged osteocytes at the boneimplant interface. Acta Biomater. 2016;30:357-367.

21. Sing SL, An J, Yeong WY, Wiria FE. Laser and electronbeam powder-bed additive manufacturing of metallic implants: a review on processes, materials and designs. J Orthop Res. 2016;34:369-385.

22. Xiu P, Jia Z, Lv J, Yin C, Cheng Y, Zhang K, Song C, Leng H, Zheng Y, Cai H, Liu Z. Tailored surface treatment of 3D printed porous Ti6Al4V by microarc oxidation for enhanced osseointegration via optimized bone in-growth patterns and interlocked bone/implant Interface. ACS Appl Mater Interfaces. 2016;8:17964-17975.