Orthopaedic trauma surgery is a complex surgical speciality in which anatomy, physiology and physics are mixed. Proper diagnosing and based on that planning and performing surgery is of crucial matter. This article presents usefulness of 3D reconstruction in diagnostics and surgical planning. It focuses on utility of computed tomography reconstruction in trauma surgery. Moreover, two cases in which this technique was used is described. Complex 3D reconstruction proved its usefulness and in future it may become a modality of choice for planning complex trauma procedures in which standard implants and approaches are insufficient.
Analitycy i teoretycy wojskowi, a przede wszystkim dowódcy i sztaby działający w obszarze sztuki operacyjnej poszukują nowych koncepcyjnych narzędzi planistycznych, współmiernych do dzisiejszych wymagań. Panuje powszechny osąd, że stosowanie starych analogii wieku industrialnego nie jest w stanie sprostać intelektualnej gimnastyce pożądanej w przypadku zadań XXI wieku. Celem artykułu jest zaprezentowanie wniosków z analiz szeregu innowacyjnych rozwiązań rozwijanych i wprowadzanych w okresie ostatnich dwóch dekad, które miały być antidotum na niepowodzenia wojsk w osiągnięciu celów operacyjnych i strategicznych. Są wśród nich takie koncepcje jak koncepcja natychmiastowych decydujących działań (Rapid Decise Operations RDO), mająca usprawniać planowanie, którą ostatecznie podważono i odrzucono. Koncepcja przedstawiana w doktrynach działań połączonych gdzie wprowadzono planowanie oparte na skutkach (Effect-based-planning EBP) w odniesieniu do działań opartych na skutkach (Effect-based-operations EBO). Artykuł analizuje również aspekty związane z koncepcją ocen sieci operacyjnej (Operational net Assessment ONA) oraz systemową analizą systemów (System-of-Systems Analysis SoSA). Początkowo okrzyknięte jako nowoczesne narzędzia sztuki operacyjnej i planowania, wciąż stanowią temat dyskusji i polemik co do zasadności ich wykorzystania.
EN
Analysis, military theorists and commanders and staffs acting in the area of operations seek new conceptual planning tools, commensurate with today's requirements. There is widespread judgment that the old analogy of the industrial age is unable to meet the intellectual gymnastic required for the 21st century. This article tries to analyse a range of innovative concepts developed and implemented over the last two decades, with were to be an antidote to the failure to achieve operational and strategic objectives. They include concepts such as the concept of Rapid decisive Operations (RDO) having improved planning, which ultimately has been refuted and rejected. The concept presented in the doctrines of joint operations introduced Effect-based-planning (EBP) for Effect-based-operations (EBO). This article also analyses aspects relating to the Operational Net Assessment (ONA) and System-of-Systems Analysis(Sosa). Initially hailed as modern tools in operational planning, they still remain the subject of discussion and polemics addressing the legitymacy of their use.
Celem przeglądu literatury jest wyznaczenie zakresu zastosowań wydruków 3D uzyskiwanych w technologii druku przyrostowego CJP oraz 3DP w obrębie nauk przyrodniczych, ze szczególnym naciskiem na wykorzystanie ich do planowania zabiegów ortopedycznych o wysokim stopniu komplikacji. Badania nad stosowaną metodą będą związane w ścisłej korelacji z aspektem finansowym. Badacze przyjmują za aksjomat fakt, iż głównym nabywcą będzie jednostka poddana leczeniu (pacjent), odbiorcą natomiast podmiot lub osoba udzielająca jej pomocy (lekarz). Przy wykorzystaniu dostępnych otwarto-źródłowych rozwiązań programowych oraz odpowiedniej metodzie obróbki wyników badań CT, bazującej na algorytmie filtrów dla plików RAW, udało się uzyskać pierwsze relatywnie satysfakcjonujące efekty. Pozwalają one na prawie całkowite wykluczenie ludzkiej pracy z jednego z najtrudniejszych i najbardziej czasochłonnych procesów – jaki wpisz. Koszt całkowity (brutto) komercyjnego wydruku 3D, z uwzględnieniem wszystkich procesów produkcyjnych oraz poprodukcyjnych, jest średnio do 50% niższy od stawek komercyjnych dla modelu (os coxae) miednicy wraz z „os femoris” kością udową nieprzekraczającą długości 20 cm. Jest to efekt ”względnie pozytywny”. Mimo niewątpliwego sukcesu w zakresie kosztów druku 3D, będzie się dążyć do zmniejszenia kosztu wydruku o kolejne 30% (liczone od kwoty bazowej) poprzez wprowadzanie maszynowej obróbki oraz automatyzacji zadań oraz stosowanie innych metod druku. Zastosowanie wydruków 3D przy szeroko pojętym planowaniu zabiegów ortopedycznych, pozwala na znaczące zmniejszenie użycia instrumentarium oraz czasu zabiegu, w odniesieniu do przeprowadzonych podobnych działań, nieuwzględniających w swoim zakresie wydruku 3D.
EN
The purpose of the literature review is to determine the scope of 3D printing, also known as RP (Rapid Prototyping) applications in manufacturing medical model based on CJP (Collor Jet Printing) technology, with emphasis on the use in orthopedic surgery planning. The research of the presented method will be focused on the financial aspect. Researchers accept as axiomatic fact that the main buyer of the MRP (Medical Rapid Prototyping) structure will be the patient while the recipient will be the doctor or surgeon that provides the operation. Using available open-source software solutions and suitable method for the treatment of CT (Computed Tomography) scans based on filtering RAW files managed we to get the best or relatively good results allowing to exclude a human work from one of the most difficult and time-consuming processes. Total cost of 3D printings including all production processes and post-productions are about 50% lower than commercial rates (on free market) for the model of: “oscoxae” including "osfemoris" (femur length not exceeding 20 cm). In our opinion it’s "relatively positive" effect. Despite the success in the field of lowering the cost of 3D prints our work is still focused on reducing it (at least up to another 30%) by using automated-machine processing and tasks automation, as well as using another printing methods. Using 3D printings as a tools to help plan complex orthopedic surgeries make possible to extremely reduce the time of using instrumentation and the treatment time (comparing to similar surgeries carried out without using 3D printings).
Many medical diagnostics and treatment procedures in the oncology, cranio-maxillofacial surgery, radiotherapy and neurosurgery deal with volumetric as well as surface data. Tumor detection or generation of the virtual treatment scene involves using complementary data sets that are obtained from different sensors, for example MR and CT data, or by the same sensor at different epochs. The very need for registration arises from the fact that the complementary data sets are acquired by imaging devices using different spatial coordinate systems or/and the anatomically correct superposition of two data instances cannot be performed without locally applied elastic transformation. The volume or surface matching is therefore an essential task in these applications. From the mathematical point of view the data aligning problem is an optimization task, which can be solved by using deterministic or non-deterministic optimization algorithms. Depending on the data size and the complexity of required matching transformation the runtime behaviour of the registration methods can stretch out between real-time and many hours' computations. In this paper various applications of the same registration paradigm are presented and discussed. The wide spectrum of the medical applications shows the importance of the registration approach for the optimization of medical diagnostics and treatment.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW