Uusi kallomalli korvaporauksen harjoitteluun



Samankaltaiset tiedostot
3D-tulostus lääketieteessä Eero Huotilainen Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu

3D-tulostus - uusia mahdollisuuksia koulutukseen ja kilpailukykyä yhteiskuntaan

YRITYS JA PALVELUT. Toni Järvitalo.

3D-tulostus - uusia mahdollisuuksia koulutukseen ja kilpailukykyä yhteiskuntaan

3D-tulostus. ebusiness Forum. Jukka Tuomi Finnish Rapid Prototyping Association, FIRPA Aalto University. Linnanmäki

3D-tulostus ja laserleikkaus. Johdatus numeerisen ohjauksen työstökoneisiin ja fyysisten kappaleiden tietokonemallinnukseen

3D tulostus Kymenlaakson ammattikorkeakoulussa Kotka Ari Haapanen

Multiprint 3D Oy.

Malliveistämöstä 3D tulostukseen

Sini Metsä-Kortelainen, VTT

11. Tilavuusrenderöinti

Sini Metsä-Kortelainen, VTT

Metallin lisäävän valmistuksen näkymiä

Juha Korhonen, DI Erikoistuva fyysikko, HYKS Syöpäkeskus Väitöskirja-projekti: MRI-based radiotherapy

3D tulostus lääketieteessä. Firpa vuosiseminaari Lappeenranta TkT Mika Salmi Aalto Yliopisto

Tutkimus ja opetus sotessa

Teollisen pikavalmistuksen lääketieteelliset sovellukset

Materiaalia lisäävä valmistus (AM) ja 3D-tulostus

ALVO-projektin tulokset ja jatko

Simulaattorit kirurgikoulutuksessa

Teollisuuden tulostaja. Muovituotteiden teollinen sarjavalmistus 3D-tulostamalla

Teollisuuden tulostaja. Muovituotteiden teollinen sarjavalmistus 3D-tulostamalla

Metallien 3D-tulostuksen tulevaisuuden trendit ja näkymät

Jaakko Piitulainen: Kuitulujitteinen bioaktiivinen istute kallon luupuutosten korjausleikkauksissa Lectio praecursoria

Teollisuuden 3D-tulostaja

IMPEDANSSITOMOGRAFIA AIVOVERENVUODON DIAGNOSOINNISSA - TARVE UUDELLE TEKNOLOGIALLE

Runkokoulutus (3kk) Vähintään 3 kk palvelua tulee suorittaa jollakin kirurgisella erikoisalalla tai anestesiologian ja tehohoidon erikoisalalla.

Konepajamiesten seminaari, 3D-tulostuksen teknologiat

3D-tulostuksen mahdollisuudet. Saarijärvi

Teollisuustason 3D tulostusta. Jyväskylä Toni Järvitalo

Metallien 3D-tulostuksen trendit

Ensiluokkainen synteettinen sivellin

3D-tulostustekniikat

Ääntöväylän 3D- mallintaminen. TkT Daniel Aalto TYKS, Suu- ja leukasairauksien klinikka

Artec TDSM 3D Skanneri 3D mallit ja animaatiot nopeasti, myös liikkuvasta kohteesta

Teollisuustason 3D-tulostus. Jyväskylä Jouni Mäkelä

Käsikirjat voivat muuttua. Jokaisen käsikirjan uusin versio on aina saatavissa verkosta. Painettu: 27. lokakuuta 2015

Henkilösuojainten valinta

Yhteisöllisen oppimisen työpaja Reflektori 2010 Tulokset

Metallien 3D-tulostus mahdollisuus ja haasteet. LUT School of Energy Systems Konetekniikan osaamisalue Lasertyöstön tutkimusryhmä

3D-tulostus yrityksissä ja oppilaitoksissa vuonna 2015

Apollo SPEEDY Syöttölaite

HYKS-SAIRAANHOITOALUEEN LAUTAKUNTA SPECT-TT-LAITTEEN HANKINTA HYKS SYÖPÄKESKUKSEEN

YOUR NEW DIMENSION OF POSSIBILITIES. Metallien 3D-tulostus ja käyttökohteet Vesa Kananen, 3DSTEP Oy 3D-tulostuksen savolainen vallankumous 1.12.

3D-tulostus lääketieteessä ja 3D-tulostuksen materiaaliturvallisuus. Elintarvikepäivä Helsinki TkT Mika Salmi Aalto Yliopisto

Tulevaisuuden teräsrakenteet ja vaativa valmistus. 3D-skannaus ja käänteinen suunnittelu

Oheistusta selkeyttävä prosessikuvaus on liitteessä 2.

Kokemuksia 3D-tulostetuista ääntöväylämalleista

Ilmiöpohjainen oppiminen ja BYOD

Vuoden 2008 Medisiinariliiton kannanotto ja nykytila

3D-tulostusmenetelmien käyttö auton osien valmistuksessa

3M ESPE MDI. Mini-implantit. Pikavalintaopas

3D TULOSTUS HIEKKATULOSTUS

Robotiikka ja 3D-tulostus

Pikavalmistus AMK-insinööriopinnoissa

Metallien 3D-tulostus uudet liiketoimintamahdollisuudet

Naistentautien perusopetus. Markku Ryynänen OYS

Taito-hanke Lääkärikoulutuksen näkökulma. KoulutusjohtajaKati Hakkarainen

3D-tulostus. Pikavalmistus 3-D printing Additive Manufacturing. Salla Sepponen, Metropolia Ammattikorkeakoulu

Aito on-line 3D Skanneri 3D mallit ja animaatiot nopeasti, myös liikkuvasta kohteesta

Futuristic History Avoimen tiedon innovaatiot. Aluetietopäivät Tuomas Mäkilä / Turun yliopisto

Erikoislääkäriennuste vuoteen Kirurgian alat

Tieto- ja viestintätekniikka. Internetistä toimiva työväline, 1 ov (YV10TV2) (HUOM! Ei datanomeille)

ESSENTIAL TO KNOW; eli mitä oppijan tulee ymmärtää, hallita ja osata käyttää tilanteessa kuin tilanteessa

Gynekologinen leikkauskoulutus erikoistuvien lääkäreiden silmin EGO- kyselyn tulokset

TAUCHI Tampere Unit for Computer-Human Interaction Aktiiviset oppimistilat kampuksella

Julkaisutiedot läpinäkyviksi: julkaisuportaali. Tampereen teknillinen yliopisto, Jyrki Ilva

PANK-4006 PANK. PÄÄLLYSTEALAN NEUVOTTELUKUNTA Hyväksytty: Korvaa menetelmän: TIE 402

Moderni, työelämälähtöinen, teknologiateollisuuden tarpeisiin keskittyvä koulutus- ja kehittämisympäristö.

HYKS-SAIRAANHOITOALUEEN LAUTAKUNTA

Join The 3D -MOVEMENT

Digitaalinen kappaletuotanto - Nopeasti markkinoille

Pääsevätkö helsinkiläiset hoitoon?

Palautejärjestelmän kautta palautetta antoi 40,00 % kurssille ilmoittautuneista opiskelijoista.

ICF:n soveltaminen psykososiaalisissa palveluissa: mahdollisuudet ja uhkat

Opettajille suunnatut erikoistumiskoulutukset - toteutuksia ja kokemuksia ensimmäisestä vuodesta

oppilaan kiusaamista kotitehtävillä vai oppimisen työkalu?

Kuvantamisen matematiikka: tieteestä tuotteiksi

YKSIVAIHEISET OSIENPESUKONEET C-800SS...C-2600SS. Tehokkaaseen puhdistukseen

Simulaattoreiden ja virtuaalitodellisuuden hyödyntäminen metsäalalla. Antti Peltola, Creanex Oy

Tilavuusvirta maks. 160 l/min Paine maks. 11 bar OILFREE.AIR

HELSINGIN JA UUDENMAAN JOHTAJAYLILÄÄKÄRIN 2/ (5) SAIRAANHOITOPIIRI Yhtymähallinto

Sähköurakoitsijapäivät, 3D-tulostus voi muuttaa maailmaa Jouni Partanen Aalto-yliopisto

Minikampus Moniammatillinen opetuspoliklinikka. Opetushoitaja Eija Huovinen Jyväskylän yliopisto, Agora

Tieto- ja viestintäteknologinen osaaminen. Ryhmä 5

SAIRAALALI ITTO Tietojärjestelmien jaosto TERVEYDENHUOLLON ATK-PÄIVÄT s Jyv5skyl3. hotelli Laajavuori

Tulkitsevan työtavan oppiminen ja kehittäminen robottikirurgiassa (WOBLEprojekti)

Vaativa digitaalinen valmistus ekosysteemin lisäarvon tuottajana, Välkky

FDM tekniikka (Fused deposition modeling)

Potilasesite Robottitekniikkaan perustuvaa tarkkuussädehoitoa Kuopiossa

Symbolinen laskenta ja tietokoneohjelmistot lukion matematiikassa. Jussi Nieminen, Helsingin normaalilyseo

3d-tulostuksen sovelluksia

Sisäilmaston mittaus hyödyntää langatonta anturiteknologiaa:

Sustainable steel construction seminaari

Verkkotehtäviin pohjautuva arviointi matematiikan opetuksessa

PUUTEKNOLOGIAPALVELUT. RFID-hankkeen casejen esittely

KUITUPOHJAISTEN PAKKAUSTEN MUODONANTO

Lappeenrannan lukiokoulutuksen strateginen kehittämissuunnitelma Suomen paras lukiokoulutus 2022

MUISTIO Kuvaus: Muutoksia BIC-koodien käsittelyyn. Mahdollisuus lisätä prosessille automaattivalinta esimiehen esimies.

NALmaaviemärijärjestelmä

Transkriptio:

Antti Mäkitie, Jukka Kanerva, Markku Paloheimo, Kaija-Stiina Paloheimo, Roy Björkstrand, Jukka Tuomi ja Hans Ramsay TUTKIMUS JA OPETUS Uusi kallomalli korvaporauksen harjoitteluun Korvakirurgian opetuksen kulmakivenä on dissektioharjoittelu, joka suoritetaan nk. korvaporauslaboratoriossa käyttäen vainajilta irrotettuja ohimoluita. Leikkausharjoitukselle ihmisen luukudosta käyttäen ei toistaiseksi ole löytynyt hyvää korvaavaa menetelmää. Viime vuosina on kuitenkin kehitetty erilaisia interaktiivisia tietokoneen käyttöön perustuvia simulaattoriohjelmia. Koska kaikkiin näihin menetelmiin liittyy ongelmia, olemme pyrkineet kehittämään pikamenetelmällä valmistettavaa ohimoluumallia, joka ainakin osittain korvaisi vainajalta irrotettavan luukudoksen käytön. Pikamalleja voidaan tuottaa tietokonetomografiaa (TT) hyödyntäen. TT-tiedostoa jälkikäsitellään niin, että tuotetaan kolmiulotteinen tietokonemalli ja sen avulla pikamenetelmin fyysinen malli. Pikamalleina voidaan harjoitteluun saada samasta potilastapauksesta useita samanlaisia kappaleita, tai tarpeen mukaan on mahdollista tuottaa sarja erilaisia esimerkkitapauksia. Yhteistyöhankkeemme tähtää erikoistuvien lääkäreiden korvaleikkausharjoitteluun ja muuhun lääketieteelliseen opetuskäyttöön tarkoitetun kallonpohja- ja ohimoluumallin kehittämiseen. Ohimoluu on yksi kallon seitsemästä luusta, ja se rajoittuu moniin elintärkeisiin rakenteisiin. Monimutkainen kolmiulotteinen rakenne tekee sen kirurgiasta erittäin haasteellisen. Lisäksi monet sen sisältämät yksityiskohdat (kuuloelin, tasapainoelin) ovat pienen kokonsa puolesta esimerkkejä ihmisen hienoimmista toiminnallisista kokonaisuuksista. Tavanomaisin kirurginen kohde on välikorvaontelo ja sen takana sijaitseva kartiolokerosto. Niin kutsuttu temporaaliluulaboratorio on erinomainen esimerkki vainajasimulaattorista ja samalla korvakirurgisen harjoittelun kulmakivi (Zirkle ym. 2007). Professori Tauno Palva perusti HYKS:n korva-, nenä- ja kurkkutautien klinikan temporaaliluulaboratorion vuonna 1982. Perusperiaatteena on poistaa osa ohimoluuta kartiolisäkkeen alueelta (mastoidektomia) joko lokeroston patologisten muutosten poistamiseksi tai mahdollistamaan pääsy väli- ja sisäkorvan alueelle muuta korvakirurgiaa varten. Korvaleikkauksessa kartiolisäkelokerosto avataan yleensä korvalehden takaa paljastamalla ensin kortikaaliluu kyseiseltä alueelta ja poraamalla siihen aukko lokeroston päältä. Sen jälkeen poistetaan poralla ja huuhtelemalla tarvittava määrä kennomaista lokerostoa patologisten muutosten poistamiseksi tai paljastamiseksi. Tässä työssä ohimoluun kolmiulotteisen mikroanatomian tunteminen on välttämätöntä, jotta luun sisällä sijaitsevien rakenteiden (mm. hermo-, verisuoni-, kuuloluu- ja sisäkorvarakenteiden) vaurioittaminen voitaisiin välttää. Lokeroston luuta poistetaan anatomisia maamerkkejä tarkasti seuraten. Näiden tunnistaminen sairaassa ohimoluussa voi olla erittäin vaikeaa. Luiden poraaminen harjoitusmielessä on välttämätöntä, ennen kuin voidaan siirtyä tekemään korvaleikkauksia potilaille. Porausharjoittelu usealla luulla auttaa asteittain hahmottamaan anatomian 1979 Duodecim 2008;124:1979 85

TUTKIMUS JA OPETUS 8 1980 YDINASIAT Korvakirurgian oppiminen edellyttää harjoittelua nk. temporaaliluulaboratoriossa 8 Pikavalmisteinen kallonpohja- tai ohimoluumalli ei korvaa anatomisen luukudoksen käyttöä mutta soveltuu karkeiden rakenteiden opetteluun ja antaa valmiudet oppia ja sisäistää vaikeat, moniulotteiset ja jossain määrin yksilölliset rakenteet. Virtuaalitodellisuus ja ohimoluusimulaattorit Virtuaalitodellisuuden luominen esimerkiksi tietokoneohjelmistoihin pohjautuvissa korvaporaussimulaattoreissa perustuu tietokonepeleistä tutun haptisen palautteen luomiseen (Kuppersmith ym. 1997, Wiet ym. 2002). Kudoksista on saatavissa suhteellisen todellisen tuntuinen kolmiulotteinen vaikutelma eri suunnista katsoen. Luukudoksen poistamista poraamalla, huuhtelemalla ja imua käyttäen voidaan tehokeinoja käyttäen simuloida. Simulaattorissa muodostuu luupurua porauksen edetessä ja sitä poistetaan toisessa kädessä pidettävää haptista imua käyttäen (Sewell ym. 2007), eli käytetään kahden käden tekniikkaa kuten oikeassakin leikkaustilanteessa. Kirurgin on tunnettava poran eri nopeudet ja painon tunne porattavan kohteen mukaan ja pystyttävä vaikuttamaan poraustulokseen teriä vaihtamalla (Zirkle ym. 2007). Simulaattorimalleissa on monia mahdollisuuksia, jotka puuttuvat tavallisesta porauslaboratoriosta. Opettaja voi esimerkiksi merkitä malliin poistettavan kudoksen etukäteen (Sewell ym. 2007). Simulaattorimallia voidaan käyttää joko opetus- tai arviointitarkoitukseen (Zirkle ym. 2007) eli tietyn tehtävän harjoitteluun tai suorituksen arviointiin. Arvio ohjaa parempaan suoritukseen. Arvion voi antaa ulkopuolinen suoritusta seuraava henkilö (esim. kokenut kirurgi) tai simulaattori automaattisesti esimerkiksi käden liikkeiden perusteella rekisteröimällä turhat ja tarkoituksenmukaiset poran liikkeet porauksen edetessä. Simulaattori pystyy kommentoimaan oikeankokoisen poranterän valintaa, porausnopeutta ja voimaa, jolla poraa painetaan luuta vasten eri tilanteissa, esimerkiksi lähestyttäessä kasvohermoa (Sewell ym. 2007). Simulaattoreiden etuina kliinisten taitojen oppimisessa ovat suorituksen aikana tehtyjen virheiden vaarattomuus sekä mahdollisuus kokeilla uusia vaihtoehtoja turvallisesti ja kiireettömästi ilman sairaalaympäristön sanelemaa aikataulua (Mason ym. 1998, Basdogan ym. 2007, Fried ym. 2007). Suorituksen aloittaminen ei myöskään edellytä suurempia etukäteisvalmisteluja tai siivousta ja puhdistusta jälkeenpäin. Eettisiä ongelmia, lupamenettelyä ja tarttuvien tautien riskejä ei simulaattoriharjoituksissa myöskään ole verrattuna työskentelyyn vainajien kudoksilla. Haittoina ovat simulaattoreiden hinta sekä tekniset vajavuudet ja poikkeavuudet verrattuna oikean luun poraamiseen. Simulaattorin on myös oltava kehitetty mahdollisimman pitkälle vastaamaan luonnonmukaista tilannetta ja kyettävä antamaan palautetta suorituksesta reaaliaikaisesti. Endoskooppisia, angioradiologisia, urologisia ja laparoskooppisia toimenpiteitä varten on olemassa erityissimulaattorinsa (Scheinin 2007). Ohimoluu- ja kallonpohjamallit Pikavalmistus. Vuodesta 2005 lähtien on ollut käynnissä Teknillisen korkeakoulun ja HYKS:n välinen yhteistyöhanke BIOMAN pikavalmistuksen sovellukset lääketieteessä. Siinä tutkitaan ja kehitetään pikavalmistuksen lääketieteellisiä sovelluksia. Tarkoituksena on valmistaa sopivasta materiaalista tehtyjä ja yksityiskohdiltaan riittävän tarkkoja ohimoluu- ja kallonpohjamalleja korvaporausharjoitteluun, kallonpohjankirurgian leikkausta edeltävään suunnitteluun ja lääketieteen perusopetuksen anatomisiksi malleiksi. Tällaisia fyysisiä harjoituskappaleita tarvitaan ainakin korva-, nenä- ja A. Mäkitie ym.

TT-kuva Kolmiulotteinen malli Pikavalmistus Fyysinen malli kuva 1. Pikavalmistuksen prosessi. kurkkutautien alalla sekä moniammatillisessa yhteistyössä kallonpohjan kasvainten hoidossa. Viimeksi mainittuun osallistuvat erityisesti neurokirurgit, korvalääkärit, plastiikkakirurgit sekä suu- ja leukakirurgit. Pikavalmistus (rapid prototyping and manufacturing, RP&M) on ryhmä valmistustekniikoita, joilla tehdään fyysisiä kappaleita materiaalia lisäävillä menetelmillä automaattisesti. Valmistuksen tarvitsema kolmiulotteinen tietokonemalli voidaan tuottaa suoraan mistä tahansa harmaasävysegmenttikuvista, esimerkiksi tietokonetomografia- tai magneettikuvista. Tässä tapauksessa käytettiin TT-kuvasta johdettua kolmiulotteista tietokonemallia (kuva 1). Pikavalmistusta on sovellettu teollisuudessa 1990-luvun alusta lähtien mallien, prototyyppien ja muiden monimutkaisten kappaleiden valmistuksessa, ja se on nyt yleistymässä myös erilaisissa lääketieteellisissä sovelluksissa. Sen etuna on valmistus täysin automaattisesti ja muihin menetelmiin verrattuna nopeasti geometrisesti rajoituksettomassa prosessissa. Pienten kappaleiden pikavalmistus on kovan kilpailun vuoksi suhteellisen edullista. Esimerkiksi tällaisessa työssä tarvittavien mallien hintaluokka on 50 300 euroa kappaleelta valmistusmenetelmän, tilattavan kappalemäärän ja vaaditun toimitusajan mukaan. Merkittävin kappaleen hintaan vaikuttava tekijä on valmistettavan kappaleen tilavuus, joka vaikuttaa suoraan valmistusaikaan. Pienten kappaleiden valmistusaika on muutamia tunteja. Tosin on huomattava, että lääketieteellisissä sovelluksissa varsinainen pikavalmistusvaihe kattaa vain pienen osan kokonaisprosessista. Kappaleen kokonaistoimitusaika on huomattavasti pitempi, yleensä vähintään vuorokauden. Suurin osa ajasta kuluu kuvannetun datan käsittelyyn ja logistiikkaan. Kolmiulotteisesta mallista fyysiseksi kappaleeksi. Kohdealueesta otetaan TT-kuva. Digitaalisesta kuvasta rajataan haluttu alue, joka segmentoidaan, eli erotetaan luukudos pehmytkudoksesta ja vedestä tätä varten kehitetyn tietokoneohjelman avulla. Segmentoinnin jälkeen TT-kuva prosessoidaan kolmiulotteiseksi malliksi. Tässä vaiheessa digitaalista mallia käsitellään käytettävän ohjelmiston mukaan sen omassa sisäisessä kolmiulotteisessa geometrisessa esitysmuodossa. Pikavalmistusprosessia varten malli muunnetaan STL-tiedostomuotoon (nimetty stereolithografian eli ensimmäisen käytössä olleen pikavalmistusmenetelmän mukaan), joka on pikavalmistusalan de facto standardi. STL-mallissa kappaleen kaikki Kolmiulotteinen CAD-malli Viipaloitu kolmiulotteinen malli Fyysinen pikamalli kuva 2. Kolmiulotteisesta mallista fyysiseksi pikamalliksi 1981 Uusi kallomalli korvaporauksen harjoitteluun

TUTKIMUS JA OPETUS pinnat määritellään kolmioista muodostuvana verkkona. Kolmioverkkoa korjataan vielä kolmioiden mahdollisten päällekkäisyyksien poistamiseksi ja kolmioiden välisten reikien korjaamiseksi. Tämän jälkeen malli on valmis pikavalmistusprosessiin. Prosessi edellyttää täysin ehjää yksiselitteistä kolmioverkkomallia (STL-tiedosto). Pikavalmistuksessa fyysinen kappale rakennetaan lisäämällä ainetta kerros kerrokselta (kuva 2). Kappale rakentuu numeerisen määrittelyn pohjalta nopeasti, täysin automaattisesti ja geometrisesti rajoituksettomassa prosessissa. Pikavalmistuksen periaate on, että kappaleen kolmiulotteinen malli viipaloidaan yhdensuuntaisiksi kaksiulotteisiksi poikkileikkauksiksi. Viipaleet muodostavat kerroksia, jotka liitetään yhteen pikavalmistusprosessissa. On huomattava, että nämä viipaleet eivät ole samoja, joita syntyy lääketieteellisen kuvantamisen tuloksena. Edellä kuvatun mukaan esimerkiksi kuvannettujen tasojen ja pikavalmistuksessa käytettävien viipaleiden suunnat voivat poiketa toisistaan. Erilaisia pikavalmistusmenetelmiä on kymmeniä. Yleisimmin käytetään stereolitografiaa (stereolithography apparatus, SLA), lasersintrausta (selective laser sintering, SLS), pursotusta (fused deposition modeling, FDM) ja kolmiulotteista tulostusta (3D printing). Joissakin menetelmissä (esim. SLA:ssa ja FDM:ssä) tarvitaan tukirakenteita. Tämä on haitannut näiden menetelmien soveltamista sellaisiin kappaleisiin, joiden pienet yksityiskohdat, kuten ohuet seinämät tai lamellit, sekoittuvat tukirakenteeseen (kuva 3). Tukirakenteen tarve johtuu siitä, että valmistuksen aikana kappale on tuettava altapäin eikä mikään sen osa voi»roikkua ilmassa». Lasersintrauksessa ja kolmiulotteisessa tulostuksessa kappale valmistetaan jauheesta kerroksittain, jolloin kiinteyttämätön jauhe toimii kappaleen tukena eikä erillistä tukirakennetta tarvita. Joihinkin menetelmiin (kolmiulotteiseen tulostukseen) puolestaan kuuluu kappaleen automaattinen värittäminen, josta saattaa olla hyötyä myös lääketieteen sovelluksissa. Menetelmän valintaan vaikuttavat mallinnettava kappale, käytettävä materiaali ja mallin käyttötarkoitus. Kuvassa 4 on kuvattu koko prosessi TT-kuvasta kolmiulotteiseksi malliksi ja fyysiseksi pikamalliksi. Pikamallin testaus Mallin luominen. Miehen kallo kuvattiin CBCT-tekniikalla (cone beam computed tomography, Planmeca Oy, Suomi), ja siitä valmistettiin edellä kuvatun prosessin mukaisesti pikamalleja neljästä eri materiaalista kolmella menetelmällä (taulukko). Näin valmistettuja ohimoluumalleja käytettiin korvaporauskokeiluun HYKS:n korvaklinikan korvaporauslaboratoriossa. Koeporaukset teki kokenut korvakirurgi (H. R.), ja ohimoluukappaleita testattiin myös opetuskäytön kannalta siten, että klinikan korvaporauskurssin jälkeen osal- A B 1982 kuva 3. Pikavalmistusmenetelmä, jossa tarvitaan kappaletta tukeva rakenne valmistusprosessin aikana (A) ja menetelmä, jossa kappale tukeutuu valmistusmateriaaliin (B). A. Mäkitie ym.

A B C D Aksiaalinen Koronaalinen Sagittaalinen kuva 4. Tietokonetomografiakuvasta (A) on tehty ensin interpoloitu kolmiulotteinen malli (B), joka konvertoidaan STL-tiedostoksi (C),ja sitten kallonpohjan pikamalli (D), jota on käytetty korvalokeroston porausharjoitteluun (nuoli). listujat (neljä erikoistuvan vaiheen sairaalalääkäriä) porasivat yhden luumallin ja vastasivat sen perusteella strukturoidun kyselylomakkeen kysymyksiin mallin ominaisuuksista ja käyttökelpoisuudesta. Tulokset. Kappale vastaa kooltaan aitoa ohimoluuta tai koko kallonpohjaa. Luumalleissa karkeat rakenteet ja kirurgiset maamerkit näkyvät hyvin. Esimerkiksi kartiolisäkkeen lokerosto vastaa hyvin luonnollista. Valmistettujen koekappaleiden heikkoutena on toistaiseksi ollut mikrorakenteiden puuttuminen tai karkeus. Esimerkiksi kuuloluut eivät erottuneet näissä kappaleissa erillisinä, selvästi hahmottuvina rakenteina ja ohuimmat luulamellit ja tärykalvo puuttuivat. Osa materiaaleista (polyamidi, koekappale 1) oli poraustuntumaltaan liian pehmeää verrattuna oikeaan luuhun. Kostutettaessa ja huuhdeltaessa luumassa kuoriutui pois tahnamaisesti eikä muodostanut luonnollisen näköistä pölyä. Alumiinitäytteinen polyamidi (koekappale 2) oli poraustuntumaltaan erittäin kovaa ja pölysi runsaasti. Tätä harmaata pölyä levisi työympäristöön normaalia enemmän. Myös materiaalin väri antoi luonnottoman vaikutelman. Valossa kovettuva hartsi (koekappale 3) oli poraustuntuman suhteen lähinnä oikeaa. Porauksessa irronnut pöly oli kuitenkin valkoista, mikä hävitti materiaalin läpinäkyvyydestä syntyneen edun. Paras poraustuntuma oli kipsipohjaisella komposiittijauheesta tehdyllä materiaalilla (koekappale 4). Saadut kokemukset. Suomessa pikavalmistuksen lääketieteellisiä sovelluksia on aiemmin kehitetty Oulussa (Löppönen ym. 1997, Holma ym 2002). Oman kehitysprojektimme fyysisiä malleja voidaan hyvin käyttää preoperatiiviseen suunnitteluun esimerkiksi pään ja kaulan kasvainkirurgiassa, lääketieteen perusopetuksessa anatomisten rakenteiden opiskeluun ja korvakirurgisen tekniikan harjoitteluun. Projektissamme on tullut hyvin esiin tarve kehittää työstettävän mallin yksityiskohtien kokoa. Perussyy mikrorakenteen puuttumiseen tällaisessa mallissa on peräisin TT-kuvantamisesta (Wiet ym. 2005). Kyky erottaa eri segmentit (esimerkiksi luu ja pehmytkudos) ei ole riittävän hyvä, ja pienet osat peittyvät 1983 Uusi kallomalli korvaporauksen harjoitteluun

TUTKIMUS JA OPETUS TAULUKKO. Kehityshankkeessa ohimoluumallin pikavalmistukseen käytetyt menetelmät, materiaalit ja niiden ominaisuudet. Koekappale Ominaisuus 1 2 3 4 Tekniikka Lasersitraus Lasersitraus Stereolitografia Kolmiulotteinen tulostus Materiaali Polyamidi Alumiinitäytteinen polyamidi Valokovettuva hartsi Kipsipohjainen komposiittijauhe sidosaineena syanoakrylaatti Materiaalin kauppanimi PA 2200 Alumide SOMOS 11120 ZP 131 Materiaalin väri Valkoinen Harmaa Läpikuultava Sinivalkoinen Valmistuksessa käytetty 0,1 0,1 0,1 0,9 kerrospaksuus (mm) Tukirakenteen tarve Ei Ei Kyllä Ei 1984 kuvauksen taustakohinaan. Mikrorakenteen mukaan saamiseksi voidaan ajatella parannettavan TT-kuvantamisen laatua tai käsiteltävän segmenttejä manuaalisesti niin, että halutut yksityiskohdat erottuvat. Toinen vaihtoehto olisi lisätä erillinen muilla keinoilla mallinnettu mikrorakenne STL-muodossa kolmiulotteiseen malliin (kuva 4C) ennen sen pikavalmistusta. On mahdollista yhdistää muilla menetelmillä saaduista kuvista johdettuja malleja sekä luoda ns. mallinnusohjelmilla uusia geometrioita tai myös esimerkiksi laserskannauksella aidon luun geometria. Tällöinkin on huomioitava fyysiset rajoitteet ohuiden ja»kelluvien» rakenteiden osalta. Mikrorakenteen valmiiksi mallinnettuja osia on myös kaupallisesti saatavilla (www.3dscience.com/3d_models/human_ Anatomy/Sensory/Inner_Ear.php). Yhtenä ongelmana tulivat esiin porattavan materiaalin melua aiheuttavat ominaisuudet. Työskennellessä saattaa olla tarpeellista tottua visiiriin ja kuulonsuojaimiin silmien ja korvien suojaamiseksi. Hengityssuojaimen käyttö on tarpeellista porauslaboratoriossa joka tapauksessa. Esitellyn mallin merkittävä etu on se, ettei sitä käsiteltäessä ole vaaraa tarttuvista taudeista. Pikavalmistus mahdollistaa teknisiltä ominaisuuksiltaan erilaisten materiaalien käytön valmistettavan kappaleen eri kohdissa. Kehitystyön tässä vaiheessa ei vielä testattu esimerkiksi mallia, jonka pinnalle valmistettaisiin kortikaalista luuta muistuttava tiivis kova ra- kenne ja sisäosiin trabekulaarisen luun kaltainen kennomainen pehmeä rakenne. Tämä pikavalmistusmenetelmiin liittyvä mahdollisuus parantanee porauksen haptista vastetta ja saattaa myös ratkaista meluongelman. Lopuksi Kallonpohjan ja ohimoluun karkeiden anatomisten rakenteiden opetteluun malli soveltuu varsin hyvin, ja tätä voitaisiin hyödyntää myös lääketieteen perusopetuksessa. Mikrokirurgian harjoittelussa rakenteiden karkeus ja mikroskooppisten yksityiskohtien puuttuminen vähentävät toistaiseksi mallin käyttökelpoisuutta. Ensituntumaa korvakirurgiaan voidaan kuitenkin tämän menetelmän avulla saada. Sen totesivat mm. erikoistumisvaiheen sairaalalääkärit, jotka tekivät kehittämäämme mallia käyttäen mastoidektomian. Syvällisten kirurgisten taitojen oppiminen vaatii kuitenkin ennen varsinaista leikkausopetusta ehdottomasti harjoittelua anatomisilla ohimoluupreparaateilla, joita tämä menetelmä ei näin ollen voi korvata ainakaan kehitystyön tässä vaiheessa. * * * Kiitämme Helsingin yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan kliinistä laitosta ohimoluumallin kehittämiseen saamastamme määrärahasta ja muun hankerahoituksen osalta seuraavia tahoja: TEKES teknologian ja innovaatioiden kehittämiskeskus, DeskArtes, EOS Finland, Inion ja Planmeca. Kiitämme DI Pekka Paavolaa valokuvaustyöstä. A. Mäkitie ym.

Kirjallisuutta Basdogan C, Sedef M, Harders M, Wesarg S. VR-based simulators for training in minimally invasive surgery. IEEE Comput Graph Appl 2007;27:54 66. Fried MP, Uribe JI, Sadoughi B. The role Virtual reality in surgical training in otorhinolaryngology. Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg 2007;15:163 9. Holma T, Löppönen H, Alamäki O, ym. Pikamallitekniikan lääketieteelliset sovellutukset. Suom Lääkäril 2002;57:891 6. Kuppersmith RB, Johnston R, Moreau D, Loftin RB, Jenkins H. Building a virtual reality temporal bone dissection simulator. Stud Health Technol Inform 1997;39:180 6. Löppönen H, Holma T, Sorri M, ym. Computed tomography data based rapid prototyping model of the temporal bone before cochlear implant surgery. Acta Otolaryngol Suppl 1997;529:47 9. Mason TP, Applebaum EL, Rasmussen M, Millman A, Evenhouse R, Panko W. The virtual temporal bone. Stud Health Technol Inform 1998;50:346 52. Scheinin T. Simulaattorit kirurgikoulutuksessa. Duodecim 2007;123:2077 81. Sewell C, Morris D, Blevins NH, Barbagli F, Salisbury K. Evaluating drilling and suctioning technique in a mastoidectomy simulator. Stud Health Technol Inform 2007;125:427 32. Wiet GJ, Schmalbrock P, Powell K, Stredney D. Use of ultra-high-resolution data for temporal bone dissection simulation. Otolaryngol Head Neck Surg 2005;133:911 5. Wiet GJ, Stredney D, Sessanna D, Bryan JA, Welling B, Schmalbrock P. Virtual temporal bone dissection: an interactive surgical simulator. Otolaryngol Head Neck Surg 2002;127:79 83. Zirkle M, Roberson DW, Leuwer R, Dubrowski A. Using a virtual reality temporal bone simulator to assess otolaryngology trainees. Laryngoscope 2007;117:258 63. ANTTI MÄKITIE, professori (nvs.), osastonylilääkäri HYKS:n korva-, nenä- ja kurkkutautien klinikka PL 220, 00029 HUS JUKKA KANERVA, DI MARKKU PALOHEIMO, LKT, dosentti KAIJA-STIINA PALOHEIMO, FM ROY BJÖRKSTRAND, tekn. yo., tutkija JUKKA TUOMI, TkL, tutkimusjohtaja Teknillinen korkeakoulu, BIT Tutkimuskeskus PL 5500, 02015 TKK HANS RAMSAY, dosentti, vastuualuejohtaja HYKS, operatiivinen tulosyksikkö, pään ja kaulan alueen kirurgia PL 220, 00029 HUS Sidonnaisuudet: Jukka Kanerva: toimii nykyisin Planmeca Oy:ssä Markku Paloheimo: toimii neuvonantajana GE Healthcare:ssa Muut kirjoittajat: ei ilmoitettuja sidonnaisuuksia 1985 Uusi kallomalli korvaporauksen harjoitteluun