Izdelava stereotaktičnih platform za nevrokirurgijo

Podjetje FHc prešlo na uporabo tehnologije podjetja EOS

Možganska kirurgija zahteva naprave in instrumente, ki so izdelani z najvišjo stopnjo natančnosti. Globoka možganska stimulacija (DBS – Deep Brain Stimulation), ki zdravi akutne simptome različnih bolezni je usmerjena na področja možganov z nekajmilimetrsko natančnostjo, pri čemer pa je geometrija vsakega posameznika edinstvena.

Doseganje visoke natančnosti aditivne proizvodnje kirurških orodij po meri

Podjetje FHC, ki je že več kot 40 let vodilno podjetje na področju inovativnih izdelkov za nevroznanost in je sodelovalo z vodilnimi nevrokirurgi pri preobrazbi tradicionalne stereotaksije z uporabo procesa 3D-modeliranja na podlagi koordinat anatomije posameznega bolnika. Prva uporaba nove tehnologije STarFix predstavlja nagrajeno platformo brez okvirja microTargeting Platform po meri bolnika, ki zagotavlja večje udobje bolnika, povečano natančnost in časovne prihranke v operacijski sobi. Podjetje FHC dosega natančne rezultate z manjšimi stroški in rekordno kratkimi dobavnimi časi z laserskim sintranjem platforme na sistemu FORMIGA P 100.

Izziv

Bolniki nevrokirurgov, ki imajo Parkinsonovo bolezen, esencialni tremor ali distonijo, kar se ne da dobro obvladovati z zdravili, se jih vse več zdravi z operacijami globoke možganske stimulacije (DBS). Vsako leto se opravi približno 8.000 takih operacij. Za preprečevanje premikanja glave med operacijo se običajno uporabljajo stereotaktični okvirji, ki več ur zagotavljajo nepremičen položaj glave bolnika za slikanja, identifikacijo tarč in implantacijo elektrod v možganska tkiva pri budnem stanju.

Platforma podjetja FHC, ki je bila razvita v drugi polovici devetdesetih let prejšnjega stoletja in se uporablja v bolnišnicah po vsem svetu, zagotavlja vmesnik med bolnikom in kirurško napravo, ki omogoča vpetje kirurške naprave neposredno v prijemalo vmesnika pred posegom. To pa bolnikom omogoča gibanje in relativno udobje, medtem ko je iskanje tarč in nameščanje elektrod bolj učinkovito. Čas operacije je tako v povprečju skrajšan na dve uri. Čeprav je podjetje FHC v preteklosti uporabljalo različne postopke aditivne proizvodnje za izdelavo platform, so zaradi povečanega povpraševanja želeli skrajšati proizvodne čase, znižati stroške ter na bolj enostaven način izdelati posebne oblike. Ob vsem tem pa so želeli povečati natančnost končnih izdelkov. V podjetju FHC želijo razširiti razvoj tudi na druge kirurške pripomočke, kot na primer za področje ortopedije, razlaga Fred Haer, direktor podjetja FHC in predsednik STarFix. Postopek laserskega sintranja podjetja EOS ponuja rešitev za vse te številne potrebe.

Platforma po meri bolnika in postopkov prikazuje prilagodljivost oblike, ki jo omogoča izdelava s selektivnim laserskim sintranjem (Vir: FHC).

Rešitev

V podjetju FHC so zelo zadovoljni z napredkom na področju aditivne proizvodnje, ki se je razvijal od patentiranja tehnologije STarFix leta 2001, razlaga Fred Haer. Za doseganje visokih standardov proizvodnje so leta 2011 v podjetju FHC glavni del proizvodnje platform za nevrokirurške opreracije prenesli na sistem za aditivno proizvodnjo proizvajalca EOS.

Za razliko od velikih tradicionalnih univerzalnih stereotaktičnih okvirjev je vsaka platforma STarFix vnaprej prilagojena tako bolniku kot operativnemu postopku, saj je izdelana na podlagi podatkov MRI in CT. Programska oprema podjetja FHC določi tri ali štiri točke pritrditve na lobanji, kar kirurgu omogoča vstavljanje izbranih ciljev in trajektorij. Vsi ti vhodni podatki ustvarijo stereotaktična vodila po meri, ki se natančno namestijo na točke pritrditve, da poravnajo mikropogone za snemanje in nameščanje globoke možganske stimulacije. Vse večje možnosti izdelave želene oblike po meri bolnika in postopka se odraža v prilagodljivosti snovanja in natančnosti, ki jo zagotavlja postopek laserskega sintranja. Platforma se na podlagi parametrov modela izdelanega v programski opremi podjetja FHC v le nekaj urah izdela iz poliamidnega prahu PA 2201 na sistemu za aditivno proizvodnjo FORMIGA P 100.

Sistem WayPoint Navigator Planning Station podjetja FHC omogoča kirurgu izbiro tarče in vstopnih točk ter v kombinaciji z mesti pritrditve zasnovo platforme. (Vir: FHC).

Rezultati

Prehod na tehnologijo podjetja EOS pri izdelavi platform je prinesel številne koristi podjetju FHC. Nov sistem za izdelavo je manjši, lažji in bolj natančen od tistega, ki so uporabljali v preteklosti, poudarja Ron Franklin, vodja tehnologije pri STarFix, ter dodaja, da sedaj lahko izdelajo dodatne podrobnosti na platformi, pri čemer so nižji stroški izdelave in manjša poraba materiala. Izdelava komponent z laserskim sintranjem omogoča podjetju FHC prilagajanje oblike platforme STarFix, kar skrajša čas priprave v operacijski sobi. Sedaj lahko v platformo vgradijo večje število komponent in nameščanje različnih kirurških naprav je bolj natančno, dodaja Ron Franklin. Primer tega je kovinski delilni obroč, ki ga je kirurg privijačil na platformo med operacijo, medtem ko je sedaj že vstavljen v platformo. S tem odpade potreba po zagotavljanju ločenega dela, medtem ko se skrajša čas posega v operacijski sobi, saj ni treba sterilizirati obroča in skrbeti za majhne vijake med operacijo. Materialni prihranki predstavljajo še eno prednost aditivne proizvodnje in v podjetju FHC so ugotovili, da je veliko bolj ekonomična izdelava z visokokakovostnimi poliamidi podjetja EOS, poudarja Ron Franklin. Poleg tega pa jim je pri sistemu FORMIGA P 100 všeč to, da ni dodatne porabe materiala za podporno strukturo, saj se uporabi izključno material, ki gre v končni izdelek, tako da je poraba materiala manjša.

Čas odziva na potrebe zdravnikov je ključni dejavnik za podjetje FHC. Običajno prejmejo podatke o bolniku, se posvetujejo z zdravnikom, ki mora potrditi zasnovo platforme, še isti dan začnejo z izdelavo in končno platformo pošljejo nazaj naslednji dan, kar pomeni, da je v ZDA čas dobave približno 48 ur in 72 ur za uporabnike iz Evrope.