© В.Ю. Ивашков, А.В. Колсанов, П.Н. Магомедова, С.В. Семенов, А.Н. Николаенко, Р.И. Дахкильгова, И. Г. Арутюнов, А.А. Орлов, А.С. Байрамова, 2023
УДК 616.31-006.04:617-089.844
В.Ю. Ивашков1, А.В. Колсанов1, П.Н. Магомедова4, С.В. Семенов2, А.Н. Николаенко1, Р.И. Дахкильгова3, И. Г. Арутюнов2, А.А. Орлов5, А.С. Байрамова2
1ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» МЗ РФ, г. Самара
2ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» МЗ РФ (Сеченовский Университет), г. Москва
3ФГБОУ ВО «Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ)», г. Москва
4ФГБНУ «Российский научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского», г. Москва
5ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы», г. Москва
Ивашков Владимир Юрьевич ― кандидат медицинских наук, главный научный консультант Центра НТИ «Бионическая инженерия в медицине» ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» МЗ РФ
443099, г. Самара, ул. Чапаевская, д. 89, тел. +7-925-075-54-59, e-mail: vladimir_ivashkov@mail.ru, ORCID ID:0000-0003-3872-7478, SPIN-код: 4093-5452
Реферат. В данной статье представлен cлучай успешного применения навигационного комплекса «АВТОПЛАН» и 3D-печати при создании индивидуализированного сетчатого импланта из титана для придания правильной пространственной ориентации микрохирургическому аутотрансплантату из фрагмента малоберцовой кости у пациента с приобретенным дефектом нижней челюсти.
Описан хирургический этап восстановления непрерывности нижней челюсти малоберцовым аутотрансплантатом с использованием индивидуальной титановой пластины, изготовленной на 3D принтере с применением навигационной системы «АВТОПЛАН». Разработанный метод ― кастомизация конструкции титановых пластин, позволяет оптимизировать лечение и реабилитацию пациентов с раком полости рта. Отмечено значимое уменьшение продолжительности операции благодаря отсутствию этапа сопоставления размеров аутотрансплантата с зоной дефекта во время операции.
Стоит отметить, что последующий этап дентальной имплантации улучшен отсутствием ограничений, связанных с расположением винтов, фиксирующих пластину. Минимизированы риски развития послеоперационных осложнений, с появлением возможности более безопасного расположения имплантата.
Ключевые слова: реконструкция нижней челюсти, рак слизистой оболочки полости рта, малоберцовый аутотрансплантат, аддитивные технологии в реконструкции, титановая пластина.
Введение
Рак слизистой оболочки полости рта ― злокачественная опухоль, развивающаяся из элементов неороговевающего эпителия слизистой оболочки щек, неба, десен, дна ротовой полости, языка [1]. Стандартизованный показатель заболеваемости раком полости рта в России в 2021 г. среди мужчин составил 6,65 случая на 100 тыс. населения, среди женщин ― 1,99 на 100 тыс. В 2019 г. в России было зарегистрировано 9 287 новых случаев рака слизистой оболочки полости рта, при этом средний возраст заболевших составил 61 год [2, 3]. Смертность от злокачественных новообразований полости рта, глотки и губы в 2018 году составляла среди мужчин 11,72 человека на 100 000 мужского населения, среди женщин ― 2,61 на 100 000 женского населения. Пик заболеваемости приходится на возрастную группу 50-60 лет. В 60-70% случаев пациенты обращаются с распространенными процессами, соответствующими стадиям III-IV [4, 5].
Лечение злокачественных опухолей, локализующихся в ротовой полости, непременно требует хирургического этапа, так как вероятность излечения при использовании лучевой терапии составляет не больше 16% [6]. Тяжесть оперативного вмешательства в данной области обусловлена сложностью анатомо-физиологических особенностей головы и шеи, а также близким взаиморасположением важных структур, что является причиной того, что даже небольшие по объему опухолевые процессы требуют своевременного хирургического лечения.
Исходя из ранее приведенной статистики следует вывод, что активная хирургическая тактика является методом выбора в лечении рака полости рта [7].
Даже высокотравматичная хирургия оправдана тем, что помогает решить главную задачу ― сохранение жизни пациента. Однако, сегментарная резекция нижней челюсти, даже небольшой протяженности, приводит к нарушению непрерывности нижнечелюстной дуги, что, следовательно, сказывается на функциях жевания, глотания, речеобразования. Кроме того, происходит значительная деформация нижней трети лица ― грубый косметический дефект, который сам по себе является большой проблемой.
Исходя из данных фактов, целью операции можно назвать не только удаление опухоли в пределах здоровых тканей, но еще и устранение образовавшегося дефекта нижней челюсти ― реконструкции [8, 9].
На данный момент вариантом выбора является метод замещения дефекта при помощи металлоконструкций в комплексе со свободными или несвободными тканевыми лоскутами [10].
Методика используется достаточно давно, однако не лишена недостатков. Использование любого из методов фиксации подразумевает наличие металлических деталей, соприкасающихся с мягкими тканями пациента, что сопряжено с высоким риском возникновения тяжелых осложнений: прорезывание пластины в полость рта, либо в подчелюстную область через кожные покровы, с дальнейшим инфицированием, атрофия мягких тканей вокруг пластины с образованием деформации нижней трети лица, остеомиелит концевых фрагментов нижней челюсти, перелом пластины [11, 12].
Другим недостатком является сама необходимость моделирования костного аутотрансплантата с учетом формы дефекта на нижней челюсти. Это довольно долгий и трудоемкий процесс подгонки костного элемента под существующий дефект, который проводится интраоперационно, однако, сложная анатомическая форма нижней челюсти создает трудности для идеального сопоставления [13].
Появление современных технологий дополненной реальности, в значительной степени, позволило оптимизировать возможности реконструктивной хирургии [14]. Использование аддитивных технологий позволяет значительно улучшить точность и качество сопоставления костных фрагментов, что позитивно сказывается не только на времени операции, но и на качестве выполненного хирургического вмешательства. Современная концепция взаимодействия врача и медицинского инженера позволяет добиться унификации действий хирургов во время микрохирургического этапа. На данный момент для решения подобных задач создан и внедрен в клиническую практику блок операционной навигации «АВТОПЛАН» с операционным микроскопом Carl Zeiss Pentero 800 [15].
Особое внимание стоит уделить методике фиксации костных фрагментов. Их описано много, но в каждом основной задачей является надежность удерживания костных фрагментов в заданном положении. При этом важно соблюдать баланс между качеством фиксации и количеством фиксирующего материала. Необходимо помнить о том, что от выбранного способа костной фиксации напрямую будет зависеть успех последующего этапа дентальной имплантации.
Уникальность предложенного нами метода реконструкции титановой пластиной (сплав ВТ-6) является ее персонифицированная форма для каждого пациента. Пластина изготавливается на 3D принтере на основании результатов компьютерной томографии области дефекта и с использованием навигационной системы «АВТОПЛАН»: его объема (длина, ширина, высота).
К преимуществам метода относится ― максимальное повторение формы отсутствующего сегмента дуги нижней челюсти с учетом мельчайших анатомических особенностей отдельного пациента, что обеспечивает идеальный контакт между свободными концами кости и, смоделированного при помощи шаблона, аутотрансплантата. Неоспоримым преимуществом формы пластины является возможность расположить винты, с помощью которых осуществляется фиксация фрагментов малоберцовой кости, по нижне-внутренней поверхности нижнечелюстной кости, что исключает контакт слизистой оболочки с титаном, смещая контакт на более надежные наружные ткани. Это позволяет свести осложнения, такие как прорезывание и инфицирование пластины, к минимуму. Оптимизирован также этап дентальной имплантации. Мини-пластина с винтами зачастую располагается по верхненаружной поверхности лоскута, следовательно, ограничивает стоматолога-имплантолога в местах установки имплантов, а если костные фрагменты в ментальной части небольшого размера (около 20 мм), дентальная имплантация может спровоцировать ишемию аутотрансплантата [16]. Цельная кастомизированная пластина полностью лишена подобных недостатков в связи с тем, что все фиксирующие элементы расположены по задней и нижней поверхности лоскута. А за счет большого количества отверстий для мини-винтов возможно выбирать места их установки таким образом, чтобы последующая дентальная имплантация не была ими ограничена [17].
Использование нового изделия позволит ускорить процессы полноценной реабилитации пациентов после частичного или полного удаления нижней челюсти за счет более безопасного и быстрого этапа дентальной имплантации.
Цель данного исследования ― оценка эффективности использования аддитивных технологий для индивидуализации микрохирургической реконструкции нижней челюсти.
Материал и методы
Пациентка А. обратилась с жалобами на приобретенный дефект нижней челюсти, функциональные нарушения при глотании и жевании пищи. В анамнезе Плоскоклеточный рак дна полости рта с врастанием в нижнюю челюсть T3N1M0. Комбинированное лечение от 2017 г.
Проведено хирургическое лечение в объеме: Резекция нижней челюсти. Субтотальная резекция языка и дна полости рта. Двусторонняя шейная лимфаденэктомия с одномоментной реконструкцией большой грудной мышцей (рис. 1а-в). Лучевая терапия от 2017 г. (СОД 60 гр.).
По данным контрольных обследований, данных за прогрессирование не получено.
Рис. 1. Фотографии пациентки в 3-х проекциях. Стадия ремиссии, перед реконструктивным этапом.
Fig. 1. Photos of the patient in 3 projections. The stage of remission, before the reconstructive stage.
Предоперационный этап
На основании результатов компьютерной томографии области дефекта и с использованием навигационной системы «АВТОПЛАН» смоделирована будущая кастомизированная пластина ― ее 3D-модель.
Дистальный край пластины: ширина 39,8 мм, длина 128,8 мм.
Медиальный край пластины: ширина 21,04 мм, длина 55,2 мм.
На 3D принтере изготовлено 2 вида шаблонов (титановые пластины: сплав ВТ-6):
Шаблон №1 ― для моделирования малоберцового аутотрансплантата;
Шаблон №2 ― для навигации в реципиентной зоне.
Подобраны микровинты для фиксации пластины: 3 мм и 7 мм.
Проведена предоперационная подготовка пациента для минимизации рисков хирургического лечения и уменьшения вероятности развития осложнений в послеоперационный период.
Ход операции
Выделение малоберцового свободного костного аутотрансплантата производилось по общепринятой методике с учетом необходимого количества пластического материала. Далее, шаблон №1 был приложен к наружной поверхности лоскута, фиксирован титановыми микровинтами длиной 3 мм. С помощью осцилляторной пилы, через навигационные щели в шаблоне №1, выполнено рассечение костного аутотрансплантата. После остеотомии костного аутотрансплантата, свободный край пластины ― шаблон №1 приложен к остеотомированной кости по нижне-внутреннему краю, опилы малоберцовой кости плотно сопоставлены друг к другу, получена необходимая форма аутотрансплантата, соответствующая шаблону и дефекту нижней челюсти. С помощью дрели выполнено сверление 8 отверстий в лоскуте по задней поверхности, использованы титановые микровинты 3 мм для фиксации.
Лоскут выделен, смоделирован, подготовлен для переноса в область дефекта (рис. 2). Стоит отметить, что моделирование лоскута выполнено без остановки кровоснабжения.
Рис. 2. Этап выделения малоберцового лоскута и фиксация заранее заготовленного шаблона №1 для дальнейшего моделирования лоскута
Fig. 2. The stage of isolating the fibular flap and fixing a pre-prepared template №1 for further flap modeling
Следующим этапом, был выполнен доступ в проекции нижней челюсти. Визуализированы опилы малоберцовой кости, выделены на 1,5 см в каждую сторону для позиционирования шаблона №1 и последующей фиксации винтов. Шаблон №2 (для реципиентной зоны) приложен на опилы костей нижней челюсти, с помощью осцилляторной пилы выполнено пиление концевых отделов нижней челюсти под необходимыми углами (которые определены с помощью подготовленного шаблона №2). В боковом треугольнике шеи выполнено выделение реципиентных сосудов a. et v. facialis, для последующего формирования микрососудистых анастомозов. Далее, выполнено отсечение сосудистой ножки лоскута и его позиционирование в область дефекта. Отмечено полное попадание по углам: опилы малоберцовой кости плотно соотносятся с опилами нижней челюсти. С помощью микровинтов длиной 7 мм выполнена фиксация конструкции «кастомизированная пластина+малоберцовый аутотрансплант» по наружной поверхности к опилам нижней челюсти (рис. 3).
Рис. 3. Фиксация кастомизированной пластины по нижнезаднему контуру малоберцового лоскута микровинтами
Fig. 3. Fixation of a customized plate along the lower-posterior contour of the fibular flap with microscrews
Далее, с использованием микрохирургической техники на микроскопе Carl Zeiss Pentero 800 выполнено формирование микрососудистых анастомозов. Кровоток запущен через 40 минут после отсечения лоскута от донорской зоны.
Результаты
Послеоперационный период протекал без осложнений.
Трахеостома удалена на 4-е сутки.
Через 1 месяц после операции восстановлены полноценные движения в височно-нижнечелюстном суставе, ходьба с опорой на обе ноги восстановлена через 14 дней после операции. Анатомия лицевого скелета в значительной степени восстановлена (рис. 4а-в)
Рис. 4. Фотографии пациентки в 3-х проекциях. 14 сутки после проведенного этапа реконструктивно-пластической операции.
Fig. 4. Photos of the patient in 3 projections. 14 days after the stage of reconstructive plastic surgery
Отсроченные результаты
Через 1 год после основного реконструктивного этапа, подтвердив отсутствие данных, указывающих на рецидив основного заболевания с помощью ПЭТ КТ, принято решение о начале этапа дентальной имплантации.
С помощью КТ выполнена навигация для установки основания имплантатов (рис. 5).
Рис. 5. КТ нижней челюсти после установки 5 дентальных имплантов (длина ― 4.0 mm; диаметр ― 4.1 mm) спустя 1 год после проведенного этапа реконструкции
Fig. 5. CT scan of the mandible after placement of 5 dental implants (length ― 4.0 mm; diameter ― 4.1 mm) 1 year after the reconstruction
Обсуждение
Ранний послеоперационный и поздний послеоперационный периоды протекали без осложнений. Пациент был выписан на 5 сутки после оперативного вмешательства, что подтверждает валидность расположения винтов по нижне-внутренней поверхности нижнечелюстной кости, исключая контакт слизистой оболочки полости рта с титановой пластиной, смещая контакт на более надежные наружные ткани. Как следствие, сведение осложнений к минимуму.
В ходе проведенного лечения пациента было достигнуто полное восстановление жевательных, глотательных и речевых функций. Это еще раз доказывает преимущества данного метода ― возможность максимального повторения формы отсутствующего сегмента дуги нижней челюсти с учетом мельчайших анатомических. Это обеспечивает идеальный контакт между свободными концами реципиентной зоны и, смоделированного при помощи шаблона ― титановой кастомизированной пластины, аутотрансплантата. Следовательно, это значительно ускоряет реабилитационный период [18].
Через 1 год после реконструкции, было принято решение о начале этапа дентальной имплантации, так как все фиксирующие элементы расположены по задней и нижней поверхности лоскута, а за счет большого количества отверстий для мини-винтов, были заранее спланированы места их установки таким образом, чтобы дентальная имплантация не была ими ограничена.
Заключение
Подгонка имплантируемого элемента под дефект занимало до 25% операционного времени. Применение новых технологий в медицине значительно упростило этапы нижнечелюстной реконструкции, долгие годы требовавшей кропотливой и длительной ручной работы хирургов. Благодаря применению данного метода изготовления и использования кастомизированных пластин, проектируемых перед операцией при помощи 3D визуализации, как и ожидалось при планировании и проведении данного исследования, время операции сократилось еще на 15%. Более того, индивидуальные шаблоны для каждого пациента позволили в разы увеличить точность и качество сопоставления костных фрагментов, что значительно ускорило реабилитацию и повысило качество жизни пациента в раннем и позднем послеоперационных периодах. Более того, описанный метод позволяет моделировать лоскут на кровотоке, что сокращает время его ишемии до минимума. Это преимущество положительно влияет на качество лоскута, резко снижая послеоперационные риски его потери, так как минимизируется реперфузионный синдром.
Все металлические элементы пластины находятся на внутренней и нижней части лоскута, благодаря чему уменьшается вероятность прорезывания ими мягких тканей и последующего инфицирования [19].
Кроме того, по сравнению с другими существующими на данный момент вариантами расположения пластины, как было описано ранее, разработанный метод сильно облегчает последующий этап дентальной имплантации, который является неотъемлемой и завершающей частью полной реконструкции, окончательно обеспечивающей пациенту необходимое качество жизни.
Конфликт интересов: не заявлен.
Литература
- Алиева С.Б., Алымов Ю.В., Кропотов М.А. Злокачественные новообразования полости рта. Онкология: клинические рекомендации / Под ред. ассоциации онкологов России и общественной организации «Российское общество специалистов по опухолям головы и шеи». ― 2020.
- Злокачественные новообразования в России в 2021 году (заболеваемость и смертность) / Под ред. А.Д. Каприн, В.В. Старинский, Г.В. Петрова. ― М.: МНИОИ им. П.А. Герцена ― филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2022. ― С. 3, 11, 15, 16.
- Liu H., Huang Y., Huang M., et al. Current Status, Opportunities, and Challenges in Oral Cancer Diagnosis and Treatment // Int. J. Nanomedicine. ― ― Jun 16. ― 17. ― P. 2679-2705. doi: 10.2147/IJN.S365594. PMID: 35733418; PMCID: PMC9208818
- Muller S., Tilakaratne W.M. Update from the 5th Edition of the World Health Organization Classification of Head and Neck Tumors: Tumours of the Oral Cavity and Mobile Tongue // Head Neck Pathology. ― 2022. ― 16. ― P. 54-62. doi: 10.1007/s12105-021-01402-9
- Черенков В.Г. Клиническая онкология: учебное пособие для системы последипломного образования врачей. ― Изд. 3-е, испр. и доп. ― М.: Медицинская книга, 2010. ― 434 с.
- Кропотов М.А. Органосохраняющие и реконструктивные операции на нижней челюсти в комбинированном лечении рака слизистой оболочки полости рта: автореф. дисс. … док. мед. наук. ―
- Кропотов М.А., Соболевский В.А., Диков Ю.Ю., и др. Реконструкция подбородочного отдела нижней челюсти при опухолях челюстно-лицевой области и слизистой полости рта // Злокачественные опухоли. ― ― Т. 9, №2. ― С. 35-44.
- Alonco del Hoyo J., Fernandez Sanroman J., Rubio Bueno P. et al. Primary mandibular reconstruction with bridging plates // J Craniomaxillofac. Surg. ― 1994. ― Feb. ― 22 (1). ― P. 43-8. doi: 10.1016/s1010-5182(05)80295-1
- Guerrissi J.O., Taborda G.A. Immediate mandibular reconstruction use of titanium plate reconstructive system and musculocutaneous pectoralis mayor flap // J. Craniomaxillofac Surg. ― 2000. ― 28. ― P. 284-5.
- Gilbert RW. Reconstruction of the oral cavity; past, present and future // Oral Oncology. ― 2020. ― Sep. ― 108. ― P. 104683. doi:10.1016/j.oraloncology.2020.104683
- Davidson J., Boyd В., Gullane P. et al. A comparison of the results following oromandibular reconstruction using a radial forearm flap with either radial bone or a reconstruction plate // Plast. Reconstr. Surg. ― 1991. ― Aug.― 88(2). ― P. 201-8. doi: 10.1097/00006534-199108000-00004
- Сикорский Д.В., Володин А.Н., Чернявский А.А. Укрытие реконструктивной пластины с использованием мышечной части пекторального лоскута при реконструкции нижней челюсти после сегментарной резекции // Опухоли головы и шеи. ― 2012. ― №1. ― С. 17-22.
- Кульбакин Д.Е., Чойнзонов Е.Л., Мухамедов М.Р., и др. Реконструктивно-пластические операции в лечении больных злокачественными опухолями полости рта // Вопросы онкологии. ― ― Т. 64, №5. ― С. 602-606.
- Котельников Г.П., Колсанов А.В., Николаенко А.Н. и др. Применение 3D-моделирования и аддитивных технологий в персонифицированной медицине // Саркомы костей, мягких тканей и опухоли кожи. ― 2017. ― №1. ― С. 20-26.
- Колсанов А.В., Чаплыгин С.С., Зоткин Д.А. Заявитель ― Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации. Модуль интеграции хирургической навигационной системы «Автоплан» с операционным микроскопом. Патент №2021661452: Заявл. 20.07.2021: Опубл. 26.07.2021
- Савельев А.Л., Самуткина М.Г. Современный подход к лечению пациентов с переломами нижней челюсти. Оперативная хирургия и клиническая анатомия // Пироговский научный журнал. ― 2021. ― 5 (1). ― C. 29-34. doi: 10.17116/operhirurg2021501129
- Nuri T., Ueda K., Iwanaga H., et al. Microsurgical mandibular reconstruction using a resin surgical guide combined with a metal reconstructive plate // Microsurgery. ― 2019. ― Nov 39 (8). ― P. 696-703. doi: 10.1002/micr.30465. Epub 2019 May 2
- Day K.M., Kelley P.K., Harshbarger R.J. Advanced three-dimensional technologies in craniofacial reconstruction // Plast. Reconstr. Surg. ― 2021. ― 148. ― P. 94-108. doi: 10.1097/PRS.0000000000008212
- Yamakawa S., Hayashida K. Safety and efficacy of secondary mandibular reconstruction using a free osteo-cutaneous fibula flap after segmental mandibular resection: a retrospective case-control study // BMC Surg. ― 2021. ― 21. ― P. 189. doi: 10.1186/s12893-021-01194-3