ИНДИВИДУАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЕТКИ НЕЙРОХИРУРГИЧЕСКОГО ДОСТУПА, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ РАЗМЕТКИ НЕЙРОХИРУРГИЧЕСКОГО ДОСТУПА И СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ РАЗМЕТКИ НЕЙРОХИРУРГИЧЕСКОГО ДОСТУПА Российский патент 2024 года по МПК A61B90/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Группа изобретений относится к нейрохирургии, а именно к устройствам для разметки нейрохирургических доступов и способам их изготовления и применения.

Уровень техники

Краниотомия - это временное или постоянное удаление фрагмента черепа определенных размеров и локализации с целью обеспечения нейрохирургического доступа к интракраниальным структурам. Для облегчения планирования границ удаляемого фрагмента черепа и их интраоперационной разметки используют различные устройства.

Известно устройство для разметки краниотомии, включающее корпус, содержащий четыре отростка плоского сечения, конгруэнтных поверхности головы пациента, и канал для введения биопсийной иглы, при этом корпус в одном из вариантов может содержать входное отверстие для совершения нейрохирургических манипуляций сквозь него (абзац [0026]). С учетом данного описания, это устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатки данного устройства:

Во-первых, его отростки не доходят до каких-либо анатомических выступов или углублений; устройство фиксируется лишь за счет конгруэтности по отношению к поверхности головы. Однако свод черепа имеет форму, близкую к полусфере, в связи с чем конгруэтность устройства получается не вполне надежной. Авторы пытаются решить данную проблему за счет широких плоских отростков, которые занимают много места на голове и требуют повышенного расхода материала, из которого изготовлено данное изделие.

Во-вторых, на операциях с использованием подобных устройств нередко возникают ситуации, когда один или несколько отростков конфликтуют с анестезиологическими датчиками (например, датчиками для BIS-мониторинга) или шипами головодержателя, что вынуждает менять расположение скобы и/или датчиков и терять на это время.

В-третьих, данное устройство не предоставляет хирургу информацию о расположении важных интракраниальных анатомических образований, что крайне важно при выполнении краниотомии. Информация о внешних границах планируемого костного дефекта полезна, но не всегда достаточна.

В-четвертых, устройство не позволяет идентифицировать, для какого пациента оно предназначено, что в силу человеческого фактора может создавать проблемы в нейрохирургических центрах с большим количеством больных и высоким темпом проведения подобных операций.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение эффективности выполнения выполнения нейрохирургических доступов.

Для достижения указанного технического результата разработано устройство, включающее корпус, конгруэнтный поверхности головы пациента и содержащий окно в проекции интракраниального патологического очага, отличающееся тем, что корпус содержит контурное кольцо, соответствующее планируемым границам трепанационного окна, и прикрепленные к нему отростки, выполненные с возможностью фиксации в ключевых точках, включающих переносицу и углубления на пересечении верхнего края скуловых дуг и переднего края ушных раковин; отростки содержат проточки для обеспечения возможности их контролируемого отламывания в заданных местах; корпус содержит метки, указывающие на расположение важных анатомических ориентиров, а также символы, идентифицирующие данного пациента.

Отростки могут иметь поперечное сечение в виде полукруга.

Корпус может содержать метки, указывающие на срединную линию, черепные швы, борозды коры головного мозга, важные артерии или вены.

Корпус может быть выполнен из полилактида, стирол-бутадиен-стирола или полиэтилентерефталата.

Для достижения указанного технического результата разработан способ изготовления заявленного устройства, заключающийся в том, что на дооперационном этапе выполняют компьютер-реализуемое моделирование указанного устройства на основании данных нейровизуализации данного пациента, при этом выполняют сегментацию патологического очага, костей черепа, экстракраниальных мягких тканей и важных сосудов, моделируют трепанационное окно необходимой локализации и размеров, моделируют по его периметру контурное кольцо указанного устройства, а также его отростки, заканчивающиеся в области ключевых точек; изготавливают указанное устройство при помощи 3Д-печати.

Также разработан способ применения указанного устройства, изготовленного в соответствии с предыдущим способом, включающий позиционирование головы пациента в необходимом положении, надевание на нее устройства, расположение концов отростков в области ключевых точек; верифицирование конгруэнтности поверхности устройства и рельефа головы пациента; снятие устройства и сбривание волос в области предполагаемого нейрохирургического доступа; надевание устройства, разметку с его помощью границ трепанации черепа и расположения важных анатомических ориентиров путем нанесения медицинского красителя на кожу головы; снятие устройства, отламывание отростков от контурного кольца и утилизацию деталей устройства.

В случае совпадения расположения одного из отростков с расположением закрепленных на голове анестезиологических датчиков или шипов головодержателя данный отросток отламывают, осуществляя в дальнейшем позиционирование указанного устройства за счет оставшихся отростков.

Выполнение отростков с возможностью фиксации в ключевых точках (переносица и углубления на пересечении верхнего края скуловых дуг и переднего края ушных раковин) обеспечивает надежную трехточечную фиксацию, что позволяет существенно уменьшить ширину отростков, тем самым сэкономив место и материал. Кроме того, нами эмпирически установлено, что даже двух отростков с фиксацией в каких-либо указанных точках достаточно для удержания устройства на голове, что позволяет при необходимости избавиться от одного из отростков.

Проточки в местах прикрепления к контурному кольцу обеспечивают возможность их контролируемого отламывания в заданных местах, что позволяет, во-первых, отломить отросток в случае конфликта с другими изделиями, располагающихся на голове во вреся операции (датчики, шипы головодержателя и т.п.), и, во-вторых, легко разломать изделие на части после использования, что обеспечивает его более экологичную утилизацию.

Метки, указывающие на расположение важных анатомических ориентиров, дают хирургу информацию о локализации интракраниальных структур, которые он может случайно повредить при выполнении краниотомии.

Символы, идентифицирующие данного пациента, исключают риск ошибок, связанных с выполнением доступа не с той стороны и не у того больного.

Изготовление данного устройства при помощи компьютерного моделирования и 3Д-принтинга, а также его использование в описанном порядке, с учетом реализации предлагаемых технических решений, позволяет существенно сэкономить материал, необходимый для изготовления изделия, а также время, необходимое для интраоперационной разметки доступа в случае ее осуществления стандартными методами. Кроме того, повышается безопасность за счет наглядной репрезентации интракраниальных ориентиров и однозначной идентификации данного пациента.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность выполнения нейрохирургических доступов.

Описание чертежей

На фиг. 1 представлена 3Д-модель предлагаемого устройства, вид изнутри.

На фиг. 2 представлена 3Д-модель предлагаемого устройства, установленного на череп пациента. Смоделированы извилины левой теменной доли, расположенная там артерио-венозная мальформация, кости черепа и планируемый костный дефект.

На фиг. 3 представлена 3Д-модель предлагаемого устройства, установленного на голову пациента, при осмотре слева и справа.

На фиг. 1-3 цифрами обозначены:

1 - Контурное кольцо

2 - Отростки для фиксации к углублениям на пересечении верхнего края скуловых дуг и переднего края ушных раковин

3 - Отросток для фиксации к переносице

4 - Проточки для отламывания отростков

5 - Метка, указывающая на важный ориентир - дренирующую вену артери-венозной мальформации (выделена синим)

6 - Символы, идентифицирующие данного пациента (имя)

Осуществление изобретения

Индивидуальное устройство для разметки нейрохирургического доступа включает корпус, конгруэнтный поверхности головы пациента и содержащий окно в проекции интракраниального патологического очага, и отличается тем, что корпус содержит контурное кольцо, соответствующее планируемым границам трепанационного окна, и прикрепленные к нему отростки, выполненные с возможностью фиксации в ключевых точках, включающих переносицу и углубления на пересечении верхнего края скуловых дуг и переднего края ушных раковин; отростки содержат проточки для обеспечения возможности их контролируемого отламывания в заданных местах; корпус содержит метки, указывающие на расположение важных анатомических ориентиров, а также символы, идентифицирующие данного пациента.

Изобретение используется при условии наличия показаний к выполнению нейрохирургической следующим образом, в соответствии с заявляемыми способами.

При помощи дооперационной нейровизуализации (магнитно-резонансная и/или компьютерная томография) и программного обеспечения для 3Д-моделирования планируют сторону и объем краниотомии и методом сегментации выполняют моделирование патологического очага, костей черепа, экстракраниальных мягких тканей, важных сосудов и планируемого костного дефекта. Далее создают модель вышеуказанного устройства в зависимости от индивидуальных анатомических особенностей данного пациента.

Отростки устройства моделируют из деформированных согласно поверхности головы цилиндров диаметром 15-20 мм, срезанных сегментированными кожными покровами; в итоге их поперечное сечение имеет форму, близкую к полукругу. Отростки тянутся к трем опорным неровностям: углублениям у правого и левого козелков (на пересечении верхнего края скуловых дуг и переднего края ушных раковин)и переносице.

Форма отверстия контруного кольца соответствует краям планируемого костного дефекта. Обязательно должны присутствовать метки, указывающие на важные анатомические ориентиры. В качестве таковых, в зависимости от ситуации, могут выступать срединная линия, черепные швы, борозды коры головного мозга, важные артерии или вены.

Устройство распечатывают на 3Д-принтере; для печати используется жесткий пищевой пластик: полилактид или полиэтилентерефталат-гликоль. Нарезка для печати выполняется с использованием максимально возможных для принтера скоростных параметров печати на поддержках. Следует использовать сопло не менее 0.5 мм в диаметре. Печать одной модели занимает от трех до пяти часов. После завершения требуется отделить от модели поддержки, не повредив ее.

На операции после погружения пациента в наркоз позиционируют его голову в необходимом положении и надевают на нее описанное устройство, располагая концы отростков в области ключевых точек. Модель считается верифицированной, если приложенное к голове устройство полностью повторяет контуры кожных покровов и позиционируется единственным образом.

В том случае, если один из отростков конфликтует с закрепленными на голове датчиками (например, датчик для BIS-мониторинга) или шипами головодержателя, данный отросток отламывают, осуществляя в дальнейшем позиционирование устройства за счет оставшихся отростков.

Далее устройство временно снимают и сбривают волосы в области предполагаемого нейрохирургического доступа. После удаления лишних волос устройство надевают обратно. С его помощью размечают границы трепанации черепа и важных анатомических ориентиров, для чего используют стерильный медицинский краситель (фукорцин, зеленку и т.п.).

По окончании разметки устройство снимают, отламывают отростки и утилизируют оставшиеся детали.

Далее выполняют нейрохирургический доступ в размеченных пределах. На этапе краниотомии хирург тщательно соблюдает размеченые с помощью устройства границы трепанации, а также старается не производить лишних манипуляций в области расположения важных внутричерепных структур, которые также размечают с помощью устройства.

Клинический пример

Пациентка Р., 58 лет. Диагноз: артерио-венозная мальформация левой теменной доли, симптоматическая эпилепсия. 25.09.2022 выполнена операция в объеме микрохирургического удаления АВМ с использованием предлагаемого устройства. Для осуществления четкой предоперационной разметки в программном обеспечении Inobitec выполнена сегментация сосудов, костей, мягких тканей. Смоделировано и напечатано устройство для индивидуальной предоперационной разметки. Во время операции устройство расположили на голове пациентки. Один из отростков пришлось отломить из-за близкого расположения датчика для BIS-мониторинга. После выполнения разметки устройство разобрали на части благодаря проточкам и утилизировали в компактном виде. Согласно плану выполнена краниотомия и микрохирургическое удаление артерио-венозной мальформации левой нижней теменной дольки. Во время операции зафиксировано полное соответствие анатомических структур сегментированным. Послеоперационная КТ-ангиография подтвердила полное иссечение мальформации.

По сравнению с прототипом, выявлено повышение информативности устройства, которое позволило учесть не только границы краниотомии, но и расположение дренирующей вены мальформации, а также дополнительно идентифицировать пациента. По сравнению с применением нейронавигационных систем, предлагаемые способы позволили существенно сэкономить операционное время: для нейронавигации настройка аппаратуры может занимать 1-1,5 часа; наши способы потребовали суммарно 5 минут, поскольку процесс моделирования и производства устройства был выполнен заранее.

Список использованной литературы

1. Mercier L, Couture Р, Amiot LP. Patient specific surgical guide. Patent US 20130274778 Al. Priority to 16.04.2012.

Группа изобретений относится к нейрохирургии и может быть использована для разметки нейрохирургических доступов. Индивидуальное устройство для разметки нейрохирургического доступа включает корпус, конгруэнтный поверхности головы пациента. Корпус содержит окно в проекции интракраниального патологического очага и контурное кольцо. Контурное кольцо соответствует планируемым границам трепанационного окна. К контурному кольцу прикреплены отростки, выполненные с возможностью фиксации в ключевых точках, которые включают переносицу и углубления на пересечении верхнего края скуловых дуг и переднего края ушных раковин. Отростки содержат проточки для их контролируемого отламывания в заданных местах. Корпус содержит метки, указывающие на расположение важных анатомических ориентиров, и символы, идентифицирующие данного пациента. Группа изобретений позволяет повысить эффективность выполнения нейрохирургических доступов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Индивидуальное устройство для разметки нейрохирургического доступа, включающее корпус, конгруэнтный поверхности головы пациента и содержащий окно в проекции интракраниального патологического очага, отличающееся тем, что корпус содержит контурное кольцо, соответствующее планируемым границам трепанационного окна, и прикрепленные к нему отростки, выполненные с возможностью фиксации в ключевых точках, включающих переносицу и углубления на пересечении верхнего края скуловых дуг и переднего края ушных раковин; отростки содержат проточки для обеспечения возможности их контролируемого отламывания в заданных местах; корпус содержит метки, указывающие на расположение важных анатомических ориентиров, а также символы, идентифицирующие данного пациента.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отростки имеют поперечное сечение в виде полукруга.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен из полилактида, стирол-бутадиен-стирола или полиэтилентерефталата.

4. Способ изготовления устройства по п. 1, включающий компьютер-реализуемое моделирование устройства на основании данных нейровизуализации данного пациента, при этом выполняют сегментацию патологического очага, костей черепа, экстракраниальных мягких тканей и важных сосудов, моделируют трепанационное окно необходимой локализации и размеров, моделируют по его периметру контурное кольцо устройства, а также его отростки, заканчивающиеся в области ключевых точек; изготавливают устройство при помощи 3Д-печати.

5. Способ применения устройства по п. 1, изготовленного по п. 4, включающий позиционирование головы пациента в необходимом положении, надевание на нее устройства, расположение концов отростков в области ключевых точек; верифицирование конгруэнтности поверхности устройства и рельефа головы пациента; снятие устройства и сбривание волос в области предполагаемого нейрохирургического доступа; надевание устройства, разметку с его помощью границ трепанации черепа и расположения важных анатомических ориентиров путем нанесения медицинского красителя на кожу головы; снятие устройства, отламывание отростков от контурного кольца и утилизацию деталей устройства.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в случае совпадения расположения одного из отростков с расположением закрепленных на голове анестезиологических датчиков или шипов головодержателя данный отросток отламывают, осуществляя в дальнейшем позиционирование устройства за счет оставшихся отростков.