תכנון כירורגי טרום-ניתוחי

תכנון כירורגי טרום-ניתוחי בתלת-ממד הוא שלב חדש יחסית ברפואה המודרנית, שבו מתכנן המנתח מראש את צעדיו בהליך הכירורגי שהוא עתיד לבצע. המנתח, יחד עם צוות תומך, הכולל רדיולוג ומתכנן רפואי, מגדירים יחד את האנטומיה של המטופל הספציפי בתלת־ממד, ובונים תוכנית טיפול ניתוחית, הכוללת הגדרה של זוויות כניסה, מרחקים ומידות לחיתוך על בסיס האנטומיה, מישורי חיתוך, כיווני קדיחה ועוד, על מנת שהניתוח העתידי יתבצע בצורה הטובה ביותר.

ניתוח מקדים 
מטרת הניתוח המקדים היא לאפשר למנתח להתכונן ככל האפשר לניתוח שהוא עתיד לבצע. ביצוע ניתוח מקדים על מודל תלת־ממדי של המטופל הספציפי מאפשר לרופא ולצוות הרפואי בחדר הניתוח לדעת מבעוד מועד מה יראו ויעשו בכל שלב. הניתוח המקדים מאפשר להפחית לחצים מהצוות הרפואי בטרם הניתוח, ולחלוק עם המטופל עצמו מידע בנוגע אליו, במידת הצורך.ההכנה לניתוח יכולה להתבצע בכמה דרכים:
 תכנון דיגיטלי המתבצע באמצעות כלי מציאות מדומה ומציאות רבודה, שמכין המתכנן הרפואי. באמצעים אלו יכול המנתח לצפות באנטומיה, לבצע חיתוכים (section views), להסתיר ולהציג חלקים, ולסייר בחלקי האנטומיה.
 הדפסה של מודלים אנטומים מחומרים דמויי רקמה, שיאפשרו למנתח לחתוך, לנסר, ולקדוח ביד חופשית, או באמצעות כלים מותאמים שתוכננו והודפסו באופן פרטני לאותו מודל.

מתכנן רפואי 
מְתַכְנֵן רְפוּאִי או מְתַכְנֵן מְדִּקְלִי או מהנדס מכשור רפואי (באנגלית: Medical Designer) הוא אדם בעל יכולות עבודה דיגיטליות בתלת־ממד, בעל ידע באנטומיה והכרה של פרוצדורות בחדר ניתוח, שעובד בצמוד לרופא ומתכנן איתו ניתוחים עתידיים.

המתכנן הרפואי עובד עם תוכנות תלת־ממדיות שמאפשרות לו לבצע סגמנטציה – המרה של קובצי DICOM רפואי ממקור של טומוגרפיה ממוחשבת (CT) ודימות תהודה מגנטית (MRI) לכדי מודל תלת־ממדי, תכנון דיגיטלי של הניתוח, תכנון דיגיטלי של כלים בהתאמה אישית והדפסתם במדפסת תלת־ממד.

שלבי תכנון ניתוח דיגיטלי 
 קבלת קובצי  של מטופל.
 פגישה עם המנתח וקבלת פרטים על הניתוח.
 אנמנזה – הבנת הבעיה ומטרת הניתוח (כגון תיקון דפורמציה, הסרה של גידול, תיקון שבר).
 קבלת פרטים על סוג הניתוח, ועל הכלים איתם ישתמש הרופא (כגון ברגים, מסמרים ופלטות לקיבוע).
 סגמנטציה – המרה של תמונה רפואית דו־ממדית למודל תלת־ממדי דיגיטלי.
 תכנון ניתוח בשיתוף עם הרופא.
 תכנון כלים בהתאמה אישית.
 הדפסה תלת־ממדית של המודל האנטומי והכלים.

לאחר הגדרת המטרות, המתכנן הרפואי בונה בצורה דיגיטלית באמצעות תוכנות המיועדות לכך אביזרים שיתאימו ספציפית למטופל, ספציפית לתכנון של הרופא לניתוח הספציפי עליו דיברו. כלים אלה, נקראים אביזרי ניתוח בהתאמה אישית (Patient-Spasific Instruments - PSI).

כלים אלה, לאחר אישור הרופא, יודפסו במדפסת תלת־ממדית מחומרים ביוקומפטבילים ויסופקו לחדר הניתוח לאחר ניקוי וסטרליזציה.

קיימים מספר סוגי כלים בהם תבניות המדייקות את החיתוך, כלים להכוונה מדויקת יותר של הקדיחה, וכן כלים לסימון מתאר על גבי עצמות המנותח.

ניתן בשלב התכנון גם לייצר משתל אשר יודפס בטיטניום או בפִּיק (פולימר תרמופלסטי אורגני ביוקומפטבילי) , שיאפשר השלמה של החסר או קיבוע נכון יותר של פלטה בהתאם לצורתה של העצם, במקום שימוש בפלטת מדף.

תחומי הטיפול 
 אורתופדיה: תיקון דפורמציות בגפיים כתוצאה משברים ובעיות התפתחות, יצירת גבסים בהתאמה אישית למטופל, טיפול ותיקון של אנגולציה ודפורמציה בעמוד השדרה כגון סקוליוזיס.
 אורתופדיה אונקולוגית: הוצאת גידולים ושימור האזור הפגוע, השלמה של חוסרי עצם באמצעות תבניות לצמנט רפואי ומשתלים בהתאמה אישית
 כירורגיה של היד: תיקון דפורמציות כתוצאה משברים שהתאחו בצורה לא טובה באמצעות כלים בהתאמה אישית למטפל.
 פה ולסת: תכנון ניתוחים אורטוגנטיים, תיקון אי סימטריה של הפנים, תכנון ניתוחי התאמה מגדרית, תכנון ניתוחים להוצאת גידולים.
 אף אוזן גרון וניתוחי צוואר: מודלים אנטומים להבנה של מיקומי גידולים ויצירת כלים בהתאמה אישית למנותח
 נוירוכירורגיה: פלטות קרניופלסטיות הן בכיפוף פלטות קיימות והן ביציקה של צמנט רפואי והשלמות של פיק הדפסה של מודלים תלת־ממדים כהכנה לפני ניתוחי מוח.
 כירורגיית לב-חזה: מודלים אנטומים לזיהוי והבנה טובה יותר של האנטומיה וכלים ניתוחיים בהתאמה אישית למטופל.
 קרדיולוגיה: מודלים אנטומים לזיהוי והבנה טובה יותר של האנטומיה.
 כירורגיית כלי דם: מודלים אנטומיים להבנה טובה של מפרצות ובעיות בכלי הדם השונים
 כירורגיה כללית: מודלים אנטומים לזיהוי והבנה טובה יותר של הבעיה בעיקר בשל גידולים - עיקר השימוש במודלים אלו הם באנטומיה של הכבד, הכליות והלבלב.
 גינקולוגיה הריון ולידה: מודלים אנטומים לזיהוי והבנה טובה יותר של הבעיה, יצירת מודלים תלת־ממדים של עוברים במהלך ההריון.

כלים לסגמנטציה ותכנון דיגיטלי 
ישנן תוכנות מחשב שונות המסוגלות ליצור מודלים תלת-ממדיים מקבצי DICOM רפואיים. אלו התוכנות הנפוצות ביותר:

סגמנטציה 
3d slicer
Materialise Mimics
3D Systems - D2P

תכנון דיגיטלי 
Autodesk Meshmixer
Blender
Materialise 3Matic
3D Systems - Geomagic FreeForm
Rhinoceros 3D

ראו גם 
 חדר ניתוח
 רפואה מותאמת אישית

לקריאה נוספת

קישורים חיצוניים
 
 - תכנון ניתוח באמצעות הדפסת מודלים תלת־ממדיים של עצמות (mafil.co.il)
 העתיד כבר כאן - הדפסת תלת מימד ברפואה - SU PAD (su-pad.co.il)
 EA21 Newsletter: 3D printing and virtual reality are helping anaesthesiologists prepare for surgery | ESAIC
 לב בתלת מימד - דוניצה תקשורת - יחסי ציבור | ייעוץ תקשורתי | הייטק | טכנולוגיה | ביומד (donitza.co.il)
 מרכז לוין לחדשנות כירורגית והדפסה תלת-ממדית | איכילוב (tasmc.org.il)
 PlanNet – מרכז התכנון בטכנולוגיית 3D לרפואה מותאמת אישית | שיבא-תל השומר (sheba.co.il)

הערות שוליים

תכנון בעזרת מחשב
הדפסה תלת-ממדית