Creation of a Personalized Cranial Implant with "Superfluvis" Material
Authors: Довнар А.И. 
Published: July 2024

Введение. В настоящее время развиваются новые технологии моделирования и изготовления черепных имплантов, полностью повторяющих форму и конфигурацию недостающей части черепа. Изготовление имплантов по дооперационным рентгеновским компьютерно-томографическим данным позволяет уменьшить травматичность, сократить длительность операции и достичь желаемого косметического результата. Цель. Оценить результаты изготовления индивидуальных черепных имплантов из композиционного материала «Суперфлувис» по дооперационным компьютерно-томографическим данным. Материалы и методы. В исследовании использовался материал «Суперфлувис» – композиционный материал, матрицу которого составляет политетрафторэтилен, а наполнителем является модифицированное измельченное углеродное волокно с нанопокрытием из фторполимера толщиной до 40 нм. Выполнялось рентгеновское компьютерно-томографическое исследование пациентам с трепанационным дефектом черепа на 64-срезовом аппарате Siemens SOMATOM go.Uр с толщиной среза 1 мм. Результаты. Разработан алгоритм создания индивидуального черепного импланта из материала «Суперфлувис». Он включает в себя последовательное выполнение следующих действий: получение данных компьютерной томографии головы; реформирование DICOM-файлов в объемное изображение черепа; виртуальное моделирование 3D-модели черепного импланта; изготовление индивидуального имплантата материала «Суперфлувис» на многоосевом фрезерном станке. Размеры и форма созданного данным способом импланта соответствуют трепанационному дефекту. Заключение. Современные компьютерные программы, находящиеся в открытом доступе, позволяют моделировать персонализированные черепные импланты по данным компьютерной томографии. Наилучшим методом построения 3D-прототипа черепного импланта является метод «зеркальной симметрии», который учитывает все анатомические особенности черепа человека. Созданный по предложенному способу персонализированный черепной имплант из материала «Суперфлувис» полностью повторяет форму недостающей части черепа.

Introduction. Currently, new technologies are being developed for modeling and manufacturing cranial implants that completely repeat the shape and configuration of the missing part of the skull. Implants manufacturing based on preoperative X-ray computed tomography data allows to reduce traumatization, shorten the duration of surgery and achieve the desired cosmetic result. Purpose. To evaluate the results of manufacturing individual cranial implants using "Superfluvis" composite material according to preoperative computed tomography data. Materials and methods. In the study "Superfluvis" material was used. "Superfluvis" is a composite material whose matrix is polytetrafluoroethylene, and the filler is a modified shredded carbon fiber with fluoropolymer nanocoating up to 40 nm thick. An X-ray computed tomography was performed in patients with trepanation defects of the skull on the Siemens SOMATOM go.Up 64 Slice CT Scan System with cut thickness of 1 mm. Results. An algorithm for creating an individual cranial implant with "Superfluvis" material was elaborated. It includes the sequential execution of the following steps: obtaining head computed tomography data; reforming DICOM files into a three-dimensional image of the skull; virtual modeling of cranial implant 3D-model; manufacturing of an individual implant with "Superfluvis" material using a multi-axis milling machine. Both dimensions and shape of the implant manufactured by this method correspond to the trepanation defect. Conclusion. Modern computer programs available in open access allow modeling personalized cranial implants based on CT scan data. The best method of building a 3D prototype of a cranial implant is the "mirror symmetry" method, which takes into account all anatomical features of the human skull. The personalized cranial implant made of "Superfluvis" material, created according to the proposed method, completely reproduces the shape of the missing part of the skull.