Новая комплексная методика создания индивидуальных эндопротезов голеностопного сустава: медицинская визуализация, моделирование сустава, проектирование протеза и 3D-печать

Многие неудачи при эндопротезировании суставов связаны с несоответствием размеров протеза и кости. Благодаря развитию аддитивного производства, то есть 3D-печати, стало возможно создавать индивидуальные протезы методом послойного лазерного сплавления металлических порошков. Эндопротезирование голеностопного сустава особенно подходит для применения этой технологии из-за ограниченного выбора размеров протезов и небольшого объёма костной ткани. В этом исследовании представлена новая методика создания индивидуальных эндопротезов голеностопного сустава, включающая медицинскую визуализацию, моделирование сустава, проектирование протеза и 3D-печать. Три препарата голени и стопы исследовали с помощью компьютерной томографии; на основе полученных данных построили трёхмерные модели большеберцовой, малоберцовой, таранной и пяточной костей. По этим моделям спроектировали индивидуальные комплекты имплантатов, соответствующие трём различным концепциям, и изготовили их методом 3D-печати из порошка сплава кобальта, хрома и молибдена. Точность всей методики оценивали, сопоставляя карты расстояний между исходной анатомией и готовыми металлическими имплантатами. После имплантации каждого из трёх комплектов проверяли восстановление естественной биомеханики голеностопного сустава. В специальном стенде вручную выполняли тыльное и подошвенное сгибание в пределах всего пассивного диапазона движений. Кроме того, в трёх положениях сустава прикладывали крутящие моменты во фронтальной и аксиальной анатомических плоскостях. Средняя погрешность изготовления составила менее 0,08 мм. При повторных испытаниях наблюдались стабильные паттерны движений; среднее стандартное отклонение было менее 1,0°. В каждом препарате подвижность и стабильность эндопротезированных суставов были сопоставимы с естественным состоянием. Впервые индивидуальные имплантаты для тотального эндопротезирования голеностопного сустава были спроектированы, изготовлены с помощью аддитивной технологии и испытаны. Эта методика — первый принципиальный шаг к созданию полностью персонализированных протезов. © 2018 Orthopaedic Research Society. Опубликовано Wiley Periodicals, Inc. J Orthop Res.