Olguya özel servikal vertebra implant modelinin oluşturulması ve omurga cerrahisinde simülasyonu

GİRİŞ: Yüksekten düşme, yüksek enerjili travmanın neden olduğu omurga kırıkları, disk hasarları, tümoral ya da dejeneratif kemiksel deformitelerin servikal vertebralarda yol açtığı kemik ve kıkırdak kayıpları nedeniyle anatomik yapının bozuması kişinin yaşam kalitesini azaltan, iş ve sosyal yaşantısından uzaklaştıran bir durumdur. Bu durumu düzeltmek için servikal vertebranın cerrahi olarak çıkarılmasıyla yerine hastanın başka bir yerinden alınan kemik dokusu, çivi, plak ya da implant yerleştirilir. Çivi ile sabitleme girişimi sonrası kalıcı değişikliklerin, sekel ve sakatlıkların sürece eklenmesi nedeniyle hastaların durumu zorlu ve yaşam kalitesi bozuk bireyler olarak tanımlanabilir. Yapısı bozulan vertebra yerine en etkin tedavi seçeneği yerleştirilecek implantlardır Yurt dışından yüksek ücretlerle getirilen implantların kişinin kendi yapıları ile anatomik uyumsuzluğundan kaynaklanan çökme, kayma ve göç etme gibi sorunlar görülebilir. Hastanın hastanede uzun yatış süreleri, tekrarlayan ameliyatlar ve kalıcı sakatlıklar, kişi ve ülke ekonomisi için milli servet kaybıdır. Bu durum göz önüne alındığında mevcut tedavi yöntemlerinin sınırlılıklarını ortadan kaldırmak, tedavi stratejisi belirlemek ve tedaviyi yönetmek için hekimlerin güncel teknoloji ile desteklenen uygun yöntem ve araçları kullandığı tıpta inovatif bir bakış açısına sahip olmak gerekir. AMAÇ: Bilgi ve teknolojinin baş döndürücü gelişimi, bilgisayar teknolojilerilerindeki hızlı ilerlemeler omurga cerrahi girişim alanında da yeni bir kapı açar. Son zamanlarda yapılan çalışmalarla üç boyutlu (3D) modelleme ve baskı teknolojisi kullanılarak hazırlanan modellerin ameliyat öncesi akıl yürütme, strateji geliştirme, planlama ve karar verme için güçlü bir araç olduğu gösterilmiştir. Bilgisayar destekli programlar kullanarak kişinin anatomisi belirlenerek kişiye özgü üç boyutlu omurga implantları geliştirmek ve üretmek bu açıdan önemli bir adımdır. Bu çalışmada kişiye özgü servikal intervertebral disk ve servikal vertebranın modellemesinin planlanması, tasarımı, üretimi ve implantasyon işleminin simülasyonun yapılmasını amaçlayan bir çalışmadır. Olguya özel servikal vertebra ve intervertebral diskin üç boyutlu modelinin oluşturulmasının konu alındığı bir çalışmadır. MATERYAL VE YÖNTEM: Materyal ve Yöntem Çalışmamızda, servikal vertebra bütünlüğünün dijital 3D modelini elde etmek için bilgisayarlı tomografi verisi kullanılacaktır. Dijital omurganın elde edilmesi için bilgisayar destekli yazılım programları kullanarak yapının modellemesi sağlanacaktır. Üç boyutlu modellemeden sonra modelin katı örneği üç boyutlu yazıcı ile ürün olarak elde edilecektir. Gerçekleştirilen modellemenin değerlendirmesi ve uyumu istatistiksel değerlerle kontrol edilecektir. Kişiye özgü servikal vertebranın implant modelinin oluşturulması bu çalışmayla olguya özel hasta verilerinden implant oluşturma aşamasına geçişi sağlayacak bir aşamadır. İmplant göçü ve implantın çökmesi gibi komplikasyonlarının olasılıkları da araştırılacaktır. Bu proje ile makul ve ulaşılabilir fiyata olguya özel implant üretimi, hastaların yaşam kalitesini arttıracak, yurt dışına döviz kaçışına engel olacaktır. Elde edilecek implantlar omurga cerrahisinde girişim başarısını attıracak ve biyomedikal cihaz endüstrisi tarafından değerlendirilebilecektir. BULGULAR: Sunulan bu proje ile aynı zamanda olguya özgü cerrahi girişim başarının sağlanacağı bir sanal cerrahi simülasyon eğitim modünün de oluşturulması ikincil amacıdır. Beyin ve omurga cerrahisi uzmanlık eğitimleri sırasında teknik becerilerin edinilmesinde virtual (sanal) cerrahi ve simülasyon kullanımının operatif eğitimin tamamlanması için yararlı olduğunu gösteren birçok çalışma olduğu halde operasyon ve tedavinin gerçek boyutlu ve olguya özel simüle edilebileceği etkili bir modül halen yoktur. Böyle inovatif yöntemle, girişim planlama ve gerçekleştirmenin omurga cerrahisi uzmanlık eğitimini geliştirme potansiyeline sahiptir. TARTIŞMA, SONUÇ VE ÖNERİLER: Bu proje kapsamında; beyin ve omurga cerrahları, anatomistler, radyologlar, tıp eğitimciler ve 3D baskı uzmanlarının iş birliği ile 3D yazılım teknolojisi kullanılarak olguya özel servikal vertebra anatomik ayrıntılarını ortaya koyan implant modeli ve sanal ameliyat şablonlarından oluşan modüllerin tasarlanması planlanmıştır. Bu yeni simülasyon modelleri, risksiz ve güvenli operatif uygulamalarla kazanılacak deneyimle cerrahi girişim becerilerinin gelişmesine ve yeni yaklaşımların kazanılmasına katkıda bulunacaktır. Böylece güvenli ve başarılı girişimlerin planlanması, planlanan girişimler üzerinde tartışma ve en uygun yöntemin belirlenerek uygulanmasını sağlayacak simülasyonların özellikle araştırma görevlisi ve yeni uzmanlar için önemli bir eğitim platformu ve öğrenme ortamı oluşturacaktır.

INTRODUCTION: The anatomical deterioration of the anatomical structure caused by high-fall, high-energy trauma caused by spinal fractures, disc injuries, tumoral or degenerative bone deformities caused by cervical vertebrae and loss of bone and cartilage is a condition that reduces the quality of life and removes work and social life. To correct this situation, the bone tissue, nail, plaque or implant taken from another part of the patient is replaced by surgical removal of the cervical vertebrae. Patients' status can be defined as difficult and poor quality of life because permanent changes after nail fixation, sequelae and injuries are added to the process. The most effective treatment option is replacing the deformed vertebrae implants. Implants brought from abroad with high wages may have problems such as collapse, slipping and migration due to the anatomical incompatibility of the person's own structures. Long hospitalization time, recurrent surgeries and permanent disability in hospital, loss of national wealth for person and country economy. Taking this into consideration, it is necessary to have an innovative viewpoint that the physicians use appropriate methods and tools supported by current technology to remove the limitations of current treatment modalities, determine treatment strategy and manage treatment. PURPOSE: The rapid development of information and technology, the rapid advances in computer technology, opens a new door in the field of spinal surgery. Recent studies have shown that models created using three-dimensional (3D) modeling and printing technology are powerful tools for preoperative reasoning, strategy development, planning and decision making. It is an important step from this point of view to develop and produce three-dimensional spine implants for the individual by determining the anatomy of the person using computer aided programs. In this study, it is aimed to design the model of the cervical intervertebral disc and the cervical vertebra specific to the individual, to simulate the design, production and implantation process. A case study of the creation of a three-dimensional model of the cervical vertebra and intervertebral discectomy specific to the case. METHODS: In our study, computed tomography data will be used to obtain a digital 3D model of cervical vertebra integrity. Modeling of the structure will be provided using computer-aided software programs to obtain the digital spinal column. After the three-dimensional modeling, the solid sample of the model will be obtained as a product with a three-dimensional printer. Evaluations and compliance of the model will be checked with statistical values. Establishment of the implant model of the cervical vertebrae specific to the individual is a step that provides transition from the patient-specific patient data to the implant formation stage. The likelihood of complications such as implant migration and implant collapse will also be investigated. With this project, a reasonable and accessible feather case will increase the quality of life of the patients and prevent foreign exchange escape from abroad. Obtainable implants will drive the success of the intervention in the backbone surgeries and be evaluated by the biomedical device industry. FINDINGS AND RESULTS: At the same time with this project presented, the creation of a virtual surgery simulation training mode, which will achieve the case-specific surgical intervention, is the secondary aim. While there are many studies showing that virtual surgery and simulation use are useful for completing operative training in the acquisition of technical skills during brain and spinal surgery training, there is still no effective module for operation and treatment that can be simulated in real size and case. With such an innovative method, venture planning and implementation has the potential to improve the training of specialist spine surgeons. CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS: Within the scope of this project; It was planned to design modules consisting of implant model and virtual surgery templates that reveal the specific cervical vertebrae anatomical details of the case using 3D software technology with the cooperation of brain and spine surgeons, anatomists, radiologists, medical educators and 3D printing specialists. These new simulation models will contribute to the development of surgical procedure skills and the acquisition of new approaches with the experience gained with risk-free and safe operative practices. Thus, the planning of safe and successful initiatives, discussions on planned initiatives, and simulations that will determine and implement the most appropriate method will be an important educational platform and learning environment especially for research assistants and new specialists.