Sebészi precizitás mérnöki pontossággal
Orvosok, mérnökök, 3D tervezők és fémmegmunkáló szakemberek együttműködésében fejlesztettek tovább egy mellkassebészeti eljárást Pécsen – az első sikeres műtéteken már túl is vannak a betegek.
Fiatalkori beilleszkedési zavarokat, súlyosabb esetekben pedig tüdő- és szívkárosodást okozhat a tölcsérmellkas vagy cipészmellkas (pectus excavatum) néven ismert fejlődési rendellenesség, amely lényege az elülső mellkasfal középvonali behorpadása. A minden hatezredik gyereket érintő rendellenesség korrigálására Magyarországon évente kétszáznál is több műtétet hajtanak végre. A közelmúltban Pécsett a korábbiaknál lényegesen rövidebb ideig tartó és jóval kevesebb potenciális komplikációval járó eljárást dolgoztak ki 3D technológia alkalmazásával. Az áttörést orvosok, mérnökök, 3D tervezők és fémmegmunkáló szakemberek szinte példa nélküli együttműködése tette lehetővé, ennek gyakorlattá válása pedig óriási lehetőséget jelenthet a sebészeti eljárások terén. Az új metódust kitaláló, és azt már több alkalommal sikeresen elvégző Szántó Zalán, a Pécsi Tudományegyetem Klinikai Központ mellkassebésze avatott be minket a részletekbe.
(Szabó Gábor)
– Mennyire elterjedt ez a fejlődési rendellenesség és milyen komplikációkat okoz vagy okozhat az ebben szenvedőknél?
– Valamennyire szubjektív megítélés kérdése is, hogy mikortól mondhatjuk, hogy valakinek tölcsér mellkasa van. Vannak, akiknek a szegycsontja rövidebb, és a mellkasuk ezért befelé nyomódik a mellkas belseje felé. Fiatal fiúknál gyakoribb; körülbelül hatezer születésre jut egy ilyen eset. Talán inkább nevezzük ezt anatómiai variációnak. Ez azért lehet veszélyes, mert súlyosabb esetben összenyomhatja a betegek szívét, tüdejét, de talán nem is ez a legveszélyesebb, hanem a szokatlan formájú mellkas alakja, ami tinédzser korban kifejezetten látványos lesz. Egy nyiladozó léleknek ez nagy megterhelést jelent; nem mer levetkőzni strandon, vagy mások előtt mutatkozni. Összességében a felnőtt mellkassebészeten mintegy ötven beteget, míg gyermeksebészeten, ahol ez inkább gyakrabban fordul elő, hozzávetőleg kétszáz-kétszázötven beteget operálnak meg évente Magyarországon.
– Ez egy elég magas szám. Mindig műtét a vége?
– Nem minden esetben kell operálni, előfordul, hogy a gyermek növekedésével egyre kevésbé lesz feltűnő, de a tölcsérmellkasok nagyobb része nem múlik el. Sajnos a gyakran javasolt sportolás, úszás sem tudja önmagában megszüntetni ezt az eltérést, mert általában összetett problémával állunk szemben. Így elsősorban kozmetikai panasszal találkozunk, melynek kijavítása jelentősen megkönnyítheti a beteg későbbi életét. Érdekes, hogy mivel a betegség családi halmozódást mutat, gyakran a szülők saját bőrükön is tapasztalhatták az ezzel kapcsolatos nehézségeket. Ha az elváltozás annyira megterhelő lelkileg a beteg számára, hogy a mindennapokban problémát okoz, mindenképpen javasolt a műtét. Fontos, hogy a csontosodás folyamatának lezárulása előtt kell elvégezni a beavatkozást. Addig kialakíthatunk egy ívelt, hordószerű, normál mellkasi alakot, azaz a „süppedés” már nem lesz benne, ettől a későbbiekben a mellkas tágulékonysága sokkal jobb lesz. Idősebb korban ennek komolyabb jelentősége lehet.
– Milyen idős korig operálható ez a rendellenesség?
– 22-23 éves, legkésőbb 25 éves korban fejeződik be ez a csontosodási folyamat. Gyakorlatilag eddig lehet ezt jól korrigálni.
– Régebben úgy tudom, elég komoly beavatkozással, bonyolult és a beteg számára megterhelő módon műtötték az ilyenfajta elváltozásokat. Jelenleg egy, a szegycsont alá behelyezett lemez beültetésével emelik ki a mellkast a megfelelő pozícióba. Mennyire megterhelő ez a beavatkozás a páciens számára és mennyire bonyolult elvégezni?
– A beteg szempontjából sokkal kevésbé megterhelő, mint a hagyományos műtétek voltak, ami során hosszabb metszéseket végezni a mellkason, majd leválasztva a kapcsolódó izmokat és a bordákat részben átvágva tettünk be két lemezt a szegycsont alá. Az új módszert a most is praktizáló Donald Nuss kanadai gyereksebész (egyben a Pécsi Tudományegyetem díszpolgára is – néhány éve előadást tartott a PTE meghívására a mellkasi deformitásokról), dolgozta ki, és a régi eljárást már alig alkalmazzuk. Nuss két fontos dolgot csinált: először is a lemezt nem ebből a középen indított metszésből ültette be. A középső metszések – a szegycsont környékén –, mindig sokkal nehezebben, lassabban, nagyobb varral gyógyulnak, mint az oldalsók, amelyek viszont szépen. Másrészt ezeket a rövid lemezeket kicserélte egyetlen hosszabbra, amelyet oldalról ültetett be. Így, különösen fiatalabb korban, sokkal egyszerűbben megoldható a korrekció. Ez aztán annyira forradalmasította ezt a fajta ellátást, hogy pár év múlva az egész világon mindenki ezzel a műtéti technikával csinálta és csinálja most is. A hagyományos – Ravitch nevű sebészről elnevezett – nyitott műtétet csak akkor alkalmazzák, ha valamiért a Nuss eljárást nem lehet; korábbi műtét komplikációja, vagy kifejezetten nagy mértékű deformitás miatt. A mi klinikánkon már évek óta nem kellett ilyen hagyományos műtétet végeznünk.
– Nem olyan régen két új eljárás szerinti műtétet is végzett, viszont jelentősen továbbfejlesztve azt. Mi volt az eddigi eljárással az a probléma, amelyet mindenképpen érdemesnek látott megoldani?
– A korrekciós műtét során a beavatkozás minden lépését hagyományosan a sebész végezte, beleértve a beültetésre kerülő protézis végleges formájának kialakítását is. Ez a műtét elvégzése során egy jelentős odafigyelést és pontosságot, nem utolsó szempontból az orvos részéről szinte mérnöki tervezői látásmódot és fémmegmunkálói tapasztalatot igényel. Azt gondolom, hogy mindenfajta hibalehetőséget a nullára kell redukálni.
– Amivel megérkeztünk a tulajdonképpeni újdonsághoz, ami ezt a pontosságot hivatott elérni. Honnan indult ez az új technika?
– Kezdetben a betegek mellkasi felvételei alapján saját kezűleg terveztem meg a beültetendő lemezeket, amit így „csak” pontosítani kellett a műtőben. Nem is röntgent kértem a mellkasról, hanem CT vizsgálatot – fontos hozzátennem, hogy most már léteznek olyan kíméletes CT eljárások, amelyek nem terhelik jobban a szervezetet, mint egy sima mellkasi röntgen. Ez jóval pontosabb képet ad a mellkasról, jobban látni, mit is kell csinálnunk. Ezt még mindig nem éreztem elég profinak, bár jóval pontosabb volt. Már akkor azon gondolkoztam hogyan lehetne megoldani, hogy a CT kép alapján, ugyan egy mi általunk alkotott algoritmus szerint a számítógép megrajzolhassa, hogy személyre szabottan milyen formájú és méretű lemezt kell beültetni a mellkasba, hogy az pont megfelelő legyen. Ehhez szükség volt arra is, hogy a beteg mellkasának ne csak a képét lássuk, hanem a geometriáját, a rugalmasságát is meg tudjuk mondani.
– Így kerültek a képbe 3D tervezők és mérnökök, majd végül, de nem utolsó sorban fém megmunkáló szakemberek. Hogy néz ki a folyamat a gyakorlatban?
– Négy pillére van ennek a módszernek: a radiológus, aki a képet alkotja a mellkasról, és egy speciális algoritmus segítségével a mellkas rugalmasságát is meghatározza; a 3D tervező, aki ugyancsak direkt erre a célra alkotott algoritmust használva megtervezi a képek alapján a beültetendő lemezt; ezután kell egy gyártó – esetünkben a pécsi Matro Kft. – akinek megvan a felkészültsége és eszközparkja, hogy a 3D tervek alapján elkészítse a lemezt, és végül mi, sebészek, akik beültetjük. A PTE Radiológiai Klinikáján rendelkezésre álló, legmodernebb CT berendezésekkel lehetséges a legkisebb sugárterhelés mellett elvégezni a szükséges vizsgálatokat, amit még a fiatal betegeink szervezete is jól tolerál. Egyetemünk 3D csapata az ebből kirajzolódó képre illeszti rá azt a lemezt, amelynek aztán a hosszúsága, görbületei az adott eltérés lehető legjobb korrekciójához adnak lehetőséget. Természetesen a számításokhoz használt módszer ötvözi a korábbi műtéteink során összegyűlt tapasztalatot, ami minden egyes beavatkozás kapcsán bővül.
– Nem megszokott, hogy olyan gyártó vagy cég kerüljön képbe, amely nem kimondottan műtéti szettek vagy protézisek előállítására specializálódott. Hogyan talált rájuk?
– A Matro Kft Pécs egyik legnevesebb fémipari vállalata, több egyetemi együttműködésben vesznek részt. Tudtam arról, hogy szokatlan feladatokat is nagy rugalmassággal tudnak megoldani, felkészült mérnöki és kivitelezői csapattal. Megnyugtató volt, hogy ezen a területen járatlan orvosként rábízhattuk a feladatot a profikra. Amikor ezt a két műtétet elvégeztem, nemcsak az elméletet szerettem volna a gyakorlatba átültetni, hanem végigjárni az egész folyamatot, lépésről lépésre, megismerni a gyártást is. Az alapanyagot egyébként nem tőlük vesszük, ez egy speciális orvosi acélból készült sík lemez, viszont ők ezt képesek egy tized milliméter pontossággal megmunkálni számunkra.
– Mennyiben volt ez szakmák közötti tanulási folyamat, azaz mennyire kell egy mérnöknek orvosnak lenni és mennyire legyen mérnök egy orvos ilyenkor?
– Azt gondolom, hogy aki akarja és rászánja magát, meg tudja találni az összhangot a műszaki és az orvostudományok között. Ez statika, tervezés, de fémmegmunkálás ismerete is kellett hozzá, hogy mindenki tudjon beszélni a másikkal, hogy ez egy láncolattá álljon össze. A radiológusnak is hozzá kellett tennie a tapasztalatát, ahogy a 3D tervezőnek a PTE 3D Központban, aki megértette ezt a problémát, és a mellkasok felépítését, és maga a gyártási folyamat is tud még rengeteg pluszt adni nekünk, amire előtte mi sohasem gondoltunk volna.
– Milyen változásokat hozott mindez magában a műtétben, hogy nem közben kell a lemezt hajlítgatni, hanem gyakorlatilag egy kész, személyre szabott műtéti szett áll rendelkezésre? Gondolom, a műtéti időt ez mindenképpen csökkenti.
– Egy ilyen műtét az első metszéstől az utolsó varratig olyan háromnegyed óra, ötven perc. Ebből úgy tizenötöt vagy inkább húszat le tudtunk venni, hogy a fém megmunkálással nem kell ott foglalkoznunk. Azaz 30 százalékkal sikerült rövidíteni a beavatkozás hosszát.
– Nyilván a kockázat már ezzel is jelentősen csökken, ha csak az altatásban töltött időre gondolunk is.
– Így van, ráadásul teljesen biztosak lehetünk abban, hogy ez a lemez ehhez a beteghez 100%-ban passzol, és ez a megmunkálás pontossága miatt a később esetlegesen a rossz méretezésből kialakuló szövődmények esélyét gyakorlatilag nullára csökkenti. A beültetést követően nem fog olyan helyen nyomni, ahol nem kell neki, hanem pont ott fog nyomni, és pont ott fog feltámaszkodni, ahol kell. Illeszkedni fog a helyére és pontosan azt az eredményt hozza, amelyet előzőleg 3D-ben megterveztünk.
– Tudom, hogy aránylag frissek még a tapasztalatok, de a betegeknél tapasztalhatóak már ennek az eredményei? Például, hogy kevesebbet szenvednek vagy gyorsabban épülnek fel, mint a korábbi gyakorlat szerint műtöttek?
– Ebben a tekintetben nem várok akkora változást, hiszen magának a műtétnek a módja és célja nem változott. A mellkast korrigálni kell, ami nyilván kényelmetlenséggel jár, az pedig az eltérés mértékétől függ. Inkább azt mondanám, hogy így biztosak lehetünk abban, hogy azért fáj, mert korrigáltuk az eltérést, és nem azért, mert rossz helyen támaszkodik fel a protézis vagy rossz lett az alakja. A beteg szempontjából az igazi előrelépés az, hogy nagyobb biztonságban van a műtéti idő lerövidülése és a szövődmények elmaradása miatt. Mi pedig biztosan állíthatjuk, hogy amekkora korrekciót a mellkas engedett, azt elértük. Ráadásul meghatározhatók a korrekció korlátai is. Talán könnyebben látható, hogy egy jelentős deformitás esetén mikor nem lehet ezt a típusú beavatkozást elvégezni, mert az túl nagy fájdalommal vagy törésveszéllyel járna. Az egész eljárás az elejétől kezdve egyénre szabott.
– Az országban több helyen is végeznek tölcsérmellkas-műtéteket. Mit gondol, mikorra terjedhet el ez az itt kidolgozott eljárás máshol is? Mivel ezzel a módszerrel a műtét előkészítésén múlik a pontosság, más sebészeknek és betegeknek is segíthetnek úgy, hogy az itteni szakemberek a tudásuk és szakismeretük révén megtervezhetik a leletei alapján egy beteg protézisét, amit az adott cég legyárt és azt más kórházban helyezik be. Előfordulhat ilyen?
– Szerintem mindenképpen, annál inkább, mert a korábban említetteknek megfelelően a tisztán sebészi feladatok mellett egy ilyen korrekciós lemez kialakítása komplex feladat. Nem is kell, hogy a műtét részét képezze. Ráadásul a sebész szempontjából is sokkal megnyugtatóbb, hogy egy műtéti megbeszélés és egy CT után „automatikusan” rendelkezésre áll az egyénre tervezett lemez, ami már csak a beültetésre vár. Én, mint sebész biztosan örülnék annak a helyzetnek, hogy miután konzultáltam az ambulancián egy ilyen problémával küzdő fiatalemberrel, elküldöm egy CT-re és következő alkalommal, amikor találkozunk, már a kezemben van a lemez, és már csak be kell építenem. Egyébként tudunk kommunikálni a CT központok bármelyikével, a távdiagnosztika pedig a mostani időszakban abszolút előtérbe került. Elvben semmi akadálya, hogy egy máshol megvizsgált beteg leletei alapján itt, az egyetemi klinikán megtervezzük, aztán legyártassuk a neki való protézist, és elküldjük a sebésznek.
– Nagyon sok innováció, nagyon sok ember ideje és munkája került bele eddig ebbe a projektbe. Mi lesz ennek a sorsa, végső soron ez egy szabadalommá válik, vagy protokollá, egyáltalán, mi a sorsa egy ilyen újításnak általában?
– Azt gondolom, hogy a már említett algoritmus, ami a szükséges paramétereket meg tudja határozni, az lehet szabadalom. A fém megmunkálás oldaláról nem tudom még megmondani, hogy az igényel-e olyan speciális tudást, ami szabadalommá válhat. Ha később például nem fémet, hanem valamilyen biotechnológiával készített „sámfát” tudunk használni, az megint lehet egy ilyen irány. A mellkassebészeti oldaláról nem tudunk annál jobbat mondani, mint ahogy eddig is beépítettük ezt a protézist, ott nem gondolom, hogy lenne változás.
– Amennyiben ez protokollá válik, akkor sok speciális tudású szakember együttműködésére van szükség. Mi lehet a járható út? Eljönnek a szakemberek ide eltanulni ezt, vagy Pécsett készülnek majd a beépítendő műtéti szettek?
– Mindkettőt járható útnak látom. Nem elképzelhetetlen, hogy majd itt lenne az a mindenkit ellátó protézis gyártó központ, ahova minden műtét előtt fordulnak, és itt lesz Európa legnagyobb tölcsérmellkas korrekciós lemez gyártósora. Azt el tudom képzelni, hogy a jövőben a radiológusoknál lesz egy beépülő algoritmus, egy program, amit akkor vesznek elő, ha ilyen páciens kerül hozzájuk. Magyarországon egyébként lehetséges, hogy elegendő lenne egyetlen cég kapacitása is erre.
– Mi a megtérülése ennek a módszernek – a nyilvánvaló orvosi előnyökön túl – az egészségügy számára?
– Rövidebb műtéti idő, pontosabb és kevesebb szövődményekkel járó beavatkozássá válhat így a korrekció, de segíthet a 3D tervezés technikáját is népszerűsíteni az orvosok között. Azzal, hogy a szövődmények elkerülhetőek, és a beavatkozás rövidebb és biztonságosabb, én biztos vagyok abban, hogy összességében csökkenti ennek a beavatkozásnak a költségét.
– Végeredményben most már elmondhatja, hogy ezt kereste, ez az a pontosság, aminek az igénye miatt belevágott a fejlesztésbe?
– Igen, azt gondolom, hogy Nuss professzor forradalmi műtétét ezzel a finomítással teljesen egyénre szabva tudjuk elvégezni a jelenleg elérhető legprecízebb módon. Pontosan ez indította el ezt a kezdeményezést, de a közös munka során felmerülű újító és modern ötletekkel a kezdeti tervet is jócskán túlszárnyaltuk. Abban bízunk, hogy ezzel a lépéssel sikerül tovább javítani a betegeink gyógyítását és gyógyulását. Két kiskamasz gyermek apukájaként kicsit magam is érzem a kis betegeink és szüleik aggódását a műtét körül, így talán olyankor is segít az a tudat, hogy egy komoly csapat dolgozik a háttérben, a lehető legjobb eredményért.
PTE 3D Központ: PTE3D
PTE Faculty of Engineering and Information Technology – Biomedical Engineering MSc
University of Pécs | International Centre (pte.hu)
Szabó Gábor, Pécs 2021.
