9 Июня 2022 года
Данная новость была прочитана 837 раз

Исследователи Центра НТИ СПбПУ применили технологии цифрового инжиниринга в челюстно-лицевой хирургии

Специалисты Инжинирингового центра (CompMechLab®) Центра НТИ Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого выполнили математическое и компьютерное моделирование операции по расширению верхней челюсти пациента при помощи устройства-дистрактора (расширителя).

Сужение верхней челюсти – врожденная или приобретенная зубочелюстно-лицевая аномалия, сопровождающаяся эстетическими и функциональными нарушениями, которые существенно ухудшают качество жизни больного. Помимо местных изменений, таких как повышенная стираемость зубов, воспаление пародонта, боли в височно-нижнечелюстных суставах, могут возникать еще и общесоматические заболевания.

Существует много способов аппаратурно-хирургического расширения верхней челюсти, в числе которых есть операции, связанные с отделением верхней челюсти от остального черепа, ее сегментацией и последующим расширением. Эти процедуры являются достаточно травматичными для пациентов, в связи с чем многие больные отказываются от необходимого им лечения. Это обусловило разработку более современных и менее инвазивных методов расширения верхней челюсти, когда сначала выполняется хирургическое ослабление поверхности костей верхней челюсти и небного шва, а затем на небо фиксируется индивидуально изготовленный аппарат-дистрактор, который «раздвигает» левую и правую половины челюсти в стороны. В результате последующей активации аппарата достигается запланированное расширение верхней челюсти с минимальной хирургической агрессией.

  • «При выполнении аппаратурно-хирургического расширения верхней челюсти, мы знаем, какого конкретно результата мы хотим добиться, но не можем наверняка гарантировать пациенту, что именно такая величина расширения челюсти будет достигнута. Дело в том, что каждый пациент имеет уникальное анатомическое строение челюстей, дистракторы изготавливаются индивидуально, а объем операции обычно выбирается, исходя из опыта и индивидуальных предпочтений хирурга.
    С момента, когда мы начали сотрудничать с Инжиниринговым центром СПбПУ, был снят вопрос субъективного подхода к планированию подобных операций. Цифровой инжиниринг позволил нам в мельчайших деталях проработать несколько вариантов операций и выбрать наиболее эффективный формат на предоперационном этапе.
    С точки зрения врача-клинициста, подобные виртуальные операции ярко демонстрируют главный принцип медицины: «Не навреди!»
    – прокомментировала необходимость предоперационного компьютерного моделирования к.м.н., доцент кафедры стоматологии хирургической и челюстно-лицевой хирургии ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова Наталия Пахомова (заведующий кафедрой – профессор, д.м.н. Андрей Яременко).
  • «На основе данных компьютерной томографии одного из пациентов нами была построена геометрическая модель его черепа. Затем мы добавили в модель аппарат-дистрактор для расширения верхней челюсти и произвели все необходимые пропилы в костях, в соответствии с методикой выполнения операции. В ходе расчета аппарат был расширен на величину ежедневного шага расширения. При анализе результатов нам удалось зафиксировать определенные зависимости между параметрами вмешательства и их эффектом. В перспективе это может позволить избежать возможных осложнений»,
    – прокомментировал результаты исследования руководитель направления «Прикладные исследования и разработки», ведущий инженер Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ Михаил Жмайло.

При выполнении расчетов в рамках данного исследования была задействована Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Benchтм – собственная разработка Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ. Были смоделированы четыре клинические ситуации расширения верхней челюсти:

  • без хирургического вмешательства (работает только дистрактор);
  • с выполнением пропила вдоль срединного небного шва;
  • с проведением кортикотомии по вестибулярной поверхности верхней челюсти с двух сторон;
  • с проведением кортикотомии по вестибулярной поверхности верхней челюсти и с пропилом вдоль срединного небного шва.

В результате проведения данного виртуального исследования авторы продемонстрировали, что цифровой инжиниринг является эффективным инструментом для проведения «in vitro» оценки механического состояния объектов, что имеет огромные перспективы в челюстно-лицевой хирургии.


Публикации о разработке ученых Центра НТИ СПбПУ на сайте информационного агентства ТАСС, сайте Администрации Санкт-Петербурга и на сайте телеканала "Санкт-Петербург".