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डिजाइन सीएडी/एक में घर दृष्टिकोण का उपयोग कर दाढ़ की हड्डी पुनर्निर्माण के लिए सर्जिकल गाइड

Published: August 24, 2018 doi: 10.3791/58015
Automatic Translation
1, 2, 3, 1, 4, 1
1Department of Plastic and Reconstructive Surgery, Kyoto Prefectural University of Medicine, 2Department of Plastic and Reconstructive Surgery, Showa University Fujigaoka Hospital, 3Department of Plastic and Reconstructive Surgery, Fukuchiyama City Hospital, 4Department of Plastic and Reconstructive Surgery, Saiseikai Shiga Hospital

Summary

एक कंप्यूटर सहायता प्राप्त डिजाइन/कंप्यूटर सहायता प्राप्त विनिर्माण (सीएडी/शल्य चिकित्सा गाइड डिजाइन के लिए तरीके दिखाए जाते हैं । काटने विमानों को अलग कर रहे हैं, संयुक्त, और आसानी से आवश्यक हड्डी हस्तांतरण कल्पना करने के लिए और अधिक मोटा । इन डिजाइनों तीन आयामी मुद्रित किया जा सकता है और सटीकता के लिए जांच की ।

Abstract

कंप्यूटर एडेड डिजाइन/कंप्यूटर की सहायता से विनिर्माण (सीएडी/कैम) अब मैक्सिलोफैशियल सर्जरी के लिए एक preparative तकनीक के रूप में मूल्यांकन किया जा रहा है । इस तकनीक को महंगा है और दुनिया के केवल सीमित क्षेत्रों में उपलब्ध है, क्योंकि हम एक में घर दृष्टिकोण का उपयोग कर एक उपंयास सीएडी/ सीएडी सॉफ्टवेयर का उपयोग करके, दाढ़ की हड्डी लकीर क्षेत्र और काटने विमानों और fibular काटने विमानों और कोणों निर्धारित कर रहे हैं । एक बार लकीर क्षेत्र का फैसला किया है, आवश्यक चेहरे एक बूलियन संशोधक का उपयोग कर निकाले जाते हैं । इन सतही चेहरों को हड्डियों की सतह फिट करने के लिए एकजुट हैं और ठोस को स्थिर करने के लिए और अधिक मोटा । बहिर्जंघिका और जबडा के लिए न केवल काटने गाइड बल्कि तबादला अस्थि खंडों की स्थान व्यवस्था भी सतही चेहरों को और अधिक मोटा करके परिभाषित किया गया है । सीएडी डिजाइन के रूप में. stl फ़ाइलों और तीन आयामी (3-डी) वास्तविक शल्य चिकित्सा गाइड के रूप में मुद्रित दर्ज की गई है । गाइड की सटीकता की जांच करने के लिए, मॉडल 3-डी-मुद्रित चेहरे और fibular मॉडल का उपयोग कर सर्जरी किया जाता है । इन पद्धतियों जहां वाणिज्यिक गाइड उपलब्ध नहीं है सर्जनों की सहायता के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।

Introduction

सीएडी/कैम तकनीक का उपयोग हाल ही में दंत चिकित्सा और कृत्रिम दांतों काम में वृद्धि हुई है । सीएडी/सांचा के इस विकास के बाद, osteocutaneous प्रालंब स्थानांतरण सीएडी/सांचा का उपयोग कर अब mandibular पुनर्निर्माण के क्षेत्र में घातक ट्यूमर1,2,3के एक oncologic व्यापक लकीर के बाद इस्तेमाल कर रहे हैं । पश्चिमी देशों में कई कंपनियों की आपूर्ति और बेचने के लिए एक सीएडी/mandible क्षेत्र के लिए गाइड काटने शुरू कर दिया है । mandible के एक सीएडी/सांचा पुनर्निर्माण सटीकता के मामले में एक लाभ के लिए माना जाता है4,5,6,7,8,9,10 ,11. हालांकि, एक नुकसान यह है कि इस तकनीक को दुनिया भर में सीमित क्षेत्रों में उपलब्ध है और यह बहुत महंगा है12। इस प्रकार, दाढ़ की हड्डी के घावों के लिए सीएडी/ दाढ़ की हड्डी पुनर्निर्माण के मामलों की संख्या mandible के लिए है कि तुलना में कम है, और वाणिज्यिक गाइड आम नहीं कर रहे हैं ।

क्योंकि वाणिज्यिक दाढ़ की हड्डी सीएडी/कैम गाइड जापान में नहीं बेचे जाते हैं, हम एक घर के अंदर दृष्टिकोण का उपयोग सीएडी/ सीएडी/कैम गाइड के नैदानिक प्रभावशीलता पहले से ही रिपोर्ट किया गया है13,14,15,16,17,18,19, लेकिन वहाँ कोई कैसे डिजाइन करने के लिए उंहें की रिपोर्ट । वर्तमान रिपोर्ट के प्रयोजन के लिए एक कम लागत घर में दृष्टिकोण का उपयोग कर सीएडी/सांचा डिजाइन विधि दिखाने के लिए है ।

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Protocol

यह अध्ययन लेखकों के संस्थागत समीक्षा बोर्ड द्वारा अनुमोदित किया गया था, और लिखित सहमति प्रपत्र सभी रोगियों द्वारा पूरा किया गया था ।

1. सामग्री तैयार करना

  1. एक पर्सनल कंप्यूटर, गणना tomographic (सीटी) चेहरे की हड्डी और बहिर्जंघिका के डेटा, जैसे InVesalius20, और तीन आयामी (3-डी) सीएडी सॉफ्टवेयर (जैसे, ब्लेंडर21)के रूप में रूपांतरण सॉफ्टवेयर का उपयोग करें ।
    नोट: सीटी डेटा के 1 मिमी स्लाइस की एक अधिकतम मोटाई एक सटीक डिजाइन के लिए सिफारिश की है. वास्तविक सर्जिकल सिमुलेशन के लिए, रोगी के सीटी डेटा का उपयोग करें । अनुसंधान के लिए, मुफ्त मानव 3 डी डेटा22का उपयोग करें ।
  2. एक 3-डी प्रिंटर23, शिकंजा, धातु प्लेटें, और एक छोटे से देखा, न केवल डिजाइन लेकिन यह भी असली वस्तुओं और परिणामों की जांच करने के लिए उपयोग करें ।
    नोट: वर्तमान अध्ययन प्रयोगात्मक है । धातु प्लेट, शिकंजा, और एक छोटे से देखा मॉडल सर्जरी के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । मेटल प्लेट्स के बजाय, प्लास्टिक-निर्धारण प्लेट्स को भी 3-डी प्रिंटर द्वारा प्रिंट किया जा सकता है, साथ में सर्जिकल गाइड्स के साथ ।
  3. InVesalius20का उपयोग करते हुए 3-डी डेटा (. stl format) में चेहरे की हड्डी और बहिर्जंघिका दोनों के इमेजिंग डेटा को ट्रांसफर करें ।
    नोट: सीटी डेटा अनिवार्य रूप से दो आयामी (2-डी) चित्रों के रूप में दर्ज की गई है । इस प्रकार, 3-डी डेटा का उपयोग करने से पहले, डेटा को 3-डी डेटा में कनवर्ट करना आवश्यक है । मुफ्त सॉफ्टवेयर इस प्रयोजन के लिए पर्याप्त है । यह रिपोर्ट डेटा को किसी 3-डी फ़ाइल में स्थानांतरित करने का तरीका नहीं बताती है; अनुदेशात्मक वीडियो और मार्गदर्शिकाएं कहीं और उपलब्ध हैं ।
  4. प्रत्येक. stl फ़ाइल को ब्लेंडर21में आयात करें ।
    नोट: CAD सॉफ़्टवेयर आमतौर पर a. stl-शैली 3-डी स्वरूप स्वीकार करता है । सबसे पहले, दाढ़ की हड्डी और fibular. stl फ़ाइलें उंहें आयात करके विशिष्ट सीएडी सॉफ्टवेयर में खोला जाना चाहिए ।

2. डिजाइन

  1. हड्डी हटाने के क्षेत्र पर निर्णय लेना और एक हड्डी दोष जमना
    1. आबकारी के क्षेत्र पर निर्णय लें ।
      नोट: इस प्रयोगात्मक सिमुलेशन सर्जरी में, जबडा के किसी भी हिस्से को एक एक्साइज एरिया के रूप में सेट किया जा सकता है । क्योंकि पुनर्निर्माण कुल maxillectomy के बाद मुश्किल है, केवल जबडा का एक छोटा सा हिस्सा beginners के लिए एक विकल्प होगा । एक नैदानिक सेटिंग में, otorhinolaryngologists कैंसर क्षेत्र के अनुसार क्षेत्र तय करेगा ।
    2. एक बड़े विमान बनाओ और यह वस्तु मोड में हटाने के लिए क्षेत्र की सीमा पर जगह (आंकड़े 1a और 1b) । का पालन करें कि एक दूसरे विमान (आंकड़े 1b -1डी) रखकर और ऐसा करने के लिए जब तक विमानों को हटाने के लिए पूरे क्षेत्र के चारों ओर जारी है । इन विमानों को वस्तु विधा में एकजुट करे ।
    3. इन सभी विमानों के वर्टेक्स का चयन करें और किनारों और चेहरे (चित्रा 1ई) संपादन मोड में हटाने के लिए क्षेत्रों के चारों ओर बनाने के द्वारा एक दूसरे से कनेक्ट ।
      नोट: आबकारी विमानों की नकल और रखरखाव किया जाना चाहिए क्योंकि इन मूल विमानों का इस्तेमाल किया जाता है और उत्पाद का जमना होने पर छोड़ दिया जाता है । वर्तमान अध्ययन में, हर विमान की नकल और हर अवसर पर ठोस के लिए यह उंहें पुनः प्रयोग संभव बनाने के लिए सिफारिश की है ।
    4. संपादन मोड में एक बूलियन संशोधक का उपयोग कर चेहरे की हड्डी से संप्रदायिक ठोस घटाना. यह एक मुंडा चेहरे की हड्डी में परिणाम (चित्रा 1एफ), जो दाढ़ की हड्डी दोष मॉडल है ।
  2. एक बहिर्जंघिका हड्डी रखने
    1. दाढ़ की हड्डी दोष क्षेत्र में एक बहिर्जंघिका प्लेस (चित्रा 2ए) । दो बिंदुओं पर छोटे क्यूब्स प्लेस (fibular सिर से बाहर 8 सेमी और पार्श्व malleolus से 5 सेमी समीपस्थ) मार्कर के रूप में बहिर्जंघिका में (बैंगनी छोटे क्यूब्स चित्रा 2में दिखाया गया है) ।
      नोट: नैदानिक स्थितियों में, एक बहिर्जंघिका 8 सेमी fibular सिर और पार्श्व malleolus से 5 सेमी समीपस्थ से बाहर के बीच इस्तेमाल किया जा सकता है । इस अंकन के द्वारा, हम आसानी से क्षेत्रों है कि इस्तेमाल किया जा सकता है समझ सकते हैं ।
    2. बहिर्जंघिका के लिए छोटे क्यूब्स को ऑब्जेक्ट मोड में पैरेंट सेटिंग के रूप में लिंक करें ।
    3. जहां पुनर्निर्माण आवश्यक है दाढ़ की हड्डी घावों में कई बिंदुओं में मार्कर के रूप में छोटे क्यूब्स रखें । इस अंकन के साथ, आवश्यक प्रजनन अंक की दृश्यता बढ़ जाती है ।
    4. बहिर्जंघिका को वस्तु मोड में वायुकोशीय की हड्डी के सामने के हाशिए पर फ़िट करें, यदि बहिर्जंघिका को midline से रखा गया है.
    5. पहले fibular osteotomy विमान (चित्रा 2बी) के रूप में midline दाढ़ की हड्डी osteotomy के पिछले विमान का प्रयोग करें ।
    6. एक नया osteotomy विमान जहां वस्तु मोड (चित्रा 2सी) में उपयुक्त जगह है । एक माता पिता की स्थापना के रूप में बहिर्जंघिका के लिए इस नए विमान लिंक ।
      नोट: बहिर्जंघिका के लिए माता पिता की स्थापना करके, इस नए osteotomy विमान और बहिर्जंघिका के बीच रिश्तेदार उंमुखीकरण हमेशा बनाए रखा है, भले ही बहिर्जंघिका अलग स्थानों में ले जाया जाता है । इन दो कटिंग विमानों से घिरा बहिर्जंघिका का क्षेत्र पहला fibular ब्लॉक बन जाता है ।
    7. ऑब्जेक्ट मोड में पैरेंट सेटिंग के रूप में osteotomy के बहिर्जंघिका और दो विमानों की प्रतिलिपि बनाएं । इस नकल बहिर्जंघिका, जो दोनों सिरों पर दो काटने विमानों के साथ पहला ब्लॉक क्षेत्र है ले जाएं, दूसरे क्षेत्र के लिए जहां पुनर्निर्माण (चित्रा 2ई) आवश्यक है दूसरा बहिर्जंघिका ब्लॉक की योजना है ।
    8. वस्तु मोड में एक नया विमान जोड़कर दूसरा काटने विमान प्लेस ।
      नोट: पहला और दूसरा कटिंग वाला विमान दूसरा बहिर्जंघिका ब्लॉक का छोर बन जाएगा । यदि कोई तीसरा खंड आवश्यक है, तो समान कार्यविधियां जोड़ी जाती हैं । आसंन fibular ब्लॉकों के बीच अंतराल की उचित लंबाई बनाए रखा जाना चाहिए ।
      नोट: पहले और दूसरे ब्लॉक के बीच की खाई को एक आरामदायक osteotomy होने के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है । यदि इस अंतर चौड़ा है, osteotomy क्योंकि व्यापक काम कर अंतरिक्ष के आसान हो जाएगा, लेकिन संवहनी लंबाई कुछ व्यर्थ है । इसके विपरीत यदि गैप संकीर्ण हो तो osteotomy परेशानी हो जाती है, लेकिन अनुपयोगी हड्डी की बर्बादी को दूर कर दूसरे या तीसरे ब्लॉक को डिजाइन किया जा सकता है ।
  3. डिजाइन fibular काटना मार्गदर्शिकाएं
    1. वस्तु मोड (चित्रा 3ए) में बहिर्जंघिका काटने गाइड डिजाइनिंग के लिए केवल बहिर्जंघिका और काटने विमानों कल्पना ।
    2. प्रत्येक काटने विमान को संपादित मोड में किनारों (अंक बी3 डी) के साथ शिखर की रपट से बहिर्जंघिका काटने अनुभाग के केवल आधे क्षेत्र पर कब्जा करने के लिए छोटे बनाओ ।
      नोट: काटने गाइड के फिटिंग पक्ष बहिर्जंघिका के पार्श्व पहलू है । क्योंकि खिला जहाजों औसत दर्जे का पहलू में स्थित हैं, गाइड औसत दर्जे का पहलू में तैयार नहीं है ।
    3. सिरों के दो विमानों को एकजुट करने के लिए वस्तु मोड में एक ठोस निर्माण (आंकड़े 4a-4e) । इन सभी विमानों के शिखर का चयन करें और एक आयताकार ठोस फार्म के लिए संपादन मोड में किनारों और चेहरे बनाने के द्वारा एक दूसरे से कनेक्ट ।
    4. एक बूलियन संशोधक (आंकड़े 5-5c) का उपयोग करके इस आयताकार ठोस से बहिर्जंघिका घटाना ।
      नोट: इस घटाव की सतह पूरी तरह से fibular पार्श्व पहलू फिट बैठता है । हर जरूरी fibular ब्लॉक में यही प्रक्रियाएँ दोहराई जाती हैं.
    5. ऑब्जेक्ट मोड में प्रत्येक घटाया ठोस एकजुट ।
    6. घटा हुआ ठोस (चित्रा 5डी) के पास एक घन प्लेस । स्तंभों को बनाने के लिए चेहरे बाहर निकालना (आंकड़े 5e-) । इन खंभों को घटाकर ठोस रूप से एकजुट करें । यह fibular कटिंग गाइड (आंकड़े 5h-5j) है ।
  4. जबडा के लिए Osteotomy काटना गाइड
    नोट: जबडा काटने के लिए, यह हर काटने की सतह के लिए गाइड डिजाइन करने के लिए आवश्यक नहीं है, क्योंकि केवल सीमित क्षेत्रों बहिर्जंघिका का उपयोग कर खंगाला जा करने के लिए कर रहे हैं । आमतौर पर, दो काटने गाइड, जो औसत दर्जे का वायुकोशीय और पार्श्व zygomatic क्षेत्रों को कवर, डिजाइन किए हैं ।
    1. दाढ़ की हड्डी और zygomatic विमानों कि दाढ़ की हड्डी हटाने के बाद मूल शेष सतह थे तैयार करते हैं । चौड़ाई में 1 सेमी का मार्जिन पर्याप्त है (चित्रा 6ए) ।
    2. विमान और अधिक मोटा होना करने के लिए कदम 2.4.1 में तैयार चेहरों को बाहर निकालना और जमना संशोधक (चित्रा 6बी) का उपयोग कर संपादन मोड में उन्हें जमना ।
    3. दोनों सिरों पर, चरण २.१ में निर्णय लिया गया था, जो लकीर विमानों, पर गाढ़ा ठोस हटाएँ; यह कैसे दाढ़ की हड्डी काटने गाइड डिजाइन किए हैं ।
      नोट: यदि फिटिंग सतह दांतेदार है, एक छोटे फिटिंग क्षेत्र पर्याप्त है । यदि फिटिंग सतह के लिए फ्लैट उपयुक्त है, एक बड़े क्षेत्र के लिए गाइड के किसी भी फिसल से बचने की जरूरत है ।
  5. fibular प्रखंडों के लिए निर्धारण मार्गदर्शिका
    नोट: जबडा को हस्तांतरित किए जाने वाले Fibular सेगमेंट आकार और लम्बाई में सटीक माने जाते हैं, लेकिन यदि निर्धारण मार्गदर्शिका का उपयोग नहीं किया जाता है तो अंतरण का स्थान स्वतंत्र रूप से विचलित कर सकता है. बहिर्जंघिका और प्रत्येक काटने विमान (२.२ चरण में किए गए के रूप में) फिर से इस क्षेत्र में उपयोग किया जाता है ।
    1. बहिर्जंघिका और संपादन मोड में दोनों सिरों (आंकड़े 7a और 7b) पर विमानों को काटने के साथ ठोस के बीच चौराहे क्षेत्र बाहर ले जाकर बूलियन संशोधक में प्रत्येक fibular ब्लॉक का निर्माण ।
    2. प्रत्येक fibular ब्लॉक की सतही सतह के आधे निकालें ।
    3. ऑब्जेक्ट मोड (चित्रा 7सी) में इन सतहों के सभी एकजुट हो जाओ ।
    4. एक चाकू कट का उपयोग करके संपादन मोड में छोटे चेहरों को हटाएँ ( चित्रा 8ए) धातु प्लेट फिटिंग के लिए रिक्त स्थान सुरक्षित करने के लिए.
    5. संपादन मोड में एक जमना संशोधक का उपयोग करके सतह और अधिक मोटा होना (आंकड़े 8b-8e) ।
      नोट: मोटाई के एक ंयूनतम 2-3 मिमी के लिए निर्धारण गाइड स्थिर और ताना से बचने के लिए आवश्यक है । यदि विंग दोनों सिरों पर बनाया गया है, यह किसी भी धातु प्लेट का उपयोग कर के बिना जबडा के लिए गाइड में मदद मिलेगी ।

3. मॉडल सर्जरी और असली गाइड के लिए 3 डी मुद्रण

नोट: इस रिपोर्ट का मुख्य उद्देश्य शल्य चिकित्सा मार्गदर्शिकाएं डिज़ाइन करने की विधि दिखाना है; नीचे वर्णित कार्यविधि आवश्यक नहीं है यदि 3-डी मुद्रण की आवश्यकता नहीं है ।

  1. stl स्वरूप में मार्गदर्शिकाओं के डिज़ाइन्स निर्यात करें, जो कि 3-डी मुद्रित हो सकते हैं ।
  2. सभी गाइड और हड्डियों का प्रिंट ।
    नोट: मुद्रण में, बेड़ी चिकनी सतह मुद्रण और हड्डी के लिए एक दांतेदार सतह और गरीब फिट करने के लिए नेतृत्व को परेशान करने के लिए माना जाता है, तो विमान है कि चिकनी की जरूरत है ऊपर की ओर इशारा किया जाना चाहिए ।
  3. इस प्रकार के रूप में मॉडल सर्जरी प्रदर्शन:
    1. वास्तविक सर्जरी के लिए इसी तरह, चेहरे की हड्डी मॉडल के लिए दाढ़ की हड्डी काटने गाइड फिट पहले (चित्रा 9ए) । फिर, काटने विमान के साथ एक देखा का उपयोग कर के साथ चेहरे की हड्डी में कटौती ।
    2. fibular बोन मॉडल के लिए fibular काटने गाइड संलग्न और टुकड़ों में कटौती (9 चित्रख) । fibular ब्लॉकों को निर्धारण मार्गदर्शिका (आंकड़े 9c और 9d) में संलग्न करें ।
    3. शिकंजा और प्लेट (9ई) का उपयोग कर दाढ़ की हड्डी दोष के लिए इस निर्धारण गाइड परिसर को ठीक करें । fibular प्रखंडों को उस क्षेत्र में जबडा करने के लिए तय करने के बाद जहां निर्धारण मार्गदर्शिका शिकंजा और प्लेटों का उपयोग करके अनुलग्न नहीं करती, निर्धारण मार्गदर्शिका को हटा देती है । यह पुनर्निर्माण (चित्रा 9एफ) पूरा करता है ।
  4. 3-डी-खंगाला गया छवि स्कैन करें और किसी 3-डी स्कैनर24का उपयोग कर. stl स्वरूप में रिकॉर्ड है ।
  5. मॉडल सर्जरी के बाद की तुलना करें । stl फ़ाइल और सीएडी खंगाला डिजाइन (10 चित्रा) तुलना सॉफ्टवेयर25का उपयोग कर ।
    नोट: आभासी पुनर्निर्माण डिजाइन और निर्देशित पुनर्निर्माण मॉडल की तुलना करके, वास्तविक सटीकता की गणना की है । CAD/सांचा शुद्धता mandibular पुनर्निर्माण10में एक २.५ mm विचलन के भीतर प्राप्त की है, क्योंकि इस विधि में एक समान शुद्धता की आवश्यकता होनी चाहिए । यदि आवश्यक सटीकता प्राप्त नहीं किया जा सकता है, तो वर्चुअल डिज़ाइन फिर से करें ।

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Representative Results

यहां प्रस्तुत प्रक्रिया का उपयोग करते हुए, लकीर क्षेत्र पहले निर्धारित किया गया था । सीएडी सॉफ्टवेयर का उपयोग कर, लकीर क्षेत्र पूरी तरह से चेहरों से घिरा था. यह क्षेत्र एक बूलियन आपरेशन द्वारा चेहरे की हड्डी से घटाया गया था । बहिर्जंघिका छवि दोष पर रखा गया था, और fibular काटने चेहरे उचित खंगाला अंक में रखा गया था । सभी fibular काटने चेहरे एक माता पिता की स्थापना में बहिर्जंघिका से जुड़े थे । ये चेहरे छोटे किए गए थे और ठोस बनाने के लिए एकजुट थे. बहिर्जंघिका इन ठोस से मुकर गया और फिर fibular काटने गाइड बन गया । चेहरे की हड्डी की शेष सतहों को भी गाढ़ा किया गया; ये दाढ़ की हड्डी काटने गाइड बन गया । fibular खंडों के सतही पक्ष एकजुट हैं और एक निर्धारण गाइड बनने के लिए निकाले गए हैं. अंत में, fibular काटने गाइड, दाढ़ की हड्डी काटने गाइड, और fibular निर्धारण गाइड ब्लेंडर में डिजाइन किए गए थे । गाइडों के इन डिजाइनों को. stl फॉर्मेट में एक्सपोर्ट किया गया था । वे 3 डी प्रिंटिंग (आंकड़े 9a और 9b) द्वारा असली प्लास्टिक की वस्तुओं बन गया ।

मॉडल सर्जरी (आंकड़े 9c-9f) प्रदर्शन किया गया । एक दाढ़ की हड्डी काटने गाइड और fibular काटने गाइड पूरी तरह से चेहरे की हड्डी और fibular हड्डी मॉडल के लिए फिट थे । एक देखा और टाइटेनियम प्लेटों और शिकंजा के साथ परिणाम फिक्सिंग के साथ मॉडलों को काटना भी किया गया । निर्धारण के बाद 3-डी स्कैनर24द्वारा एक 3-d-खंगाला छवि निर्धारित की गई थी । के बाद मॉडल सर्जरी । stl फ़ाइल और सीएडी खंगाला डिजाइन गाइड और25की तुलना सॉफ्टवेयर का उपयोग कर प्रक्रियाओं की सटीकता के मामले में तुलना में थे । मॉडल सर्जरी से डेटा चित्रा 10में दिखाया गया है; पुनर्निर्माण लगभग एक 2 मिमी विचलन के भीतर किया जा सकता है ।

Figure 1
चित्रा 1 : दाढ़ की हड्डी लकीर के क्षेत्र पर निर्णय लेना । (क) मूल चेहरे की हड्डी. stl फ़ाइल ब्लेंडर के लिए आयात किया जाता है । (ख) पहले काटने वाला विमान zygomatic घावों में डाला जाता है. (ग) अगला कटिंग विमान रखा गया है. (घ) वायुकोशीय क्षेत्र का कटिंग विमान भी निर्धारित किया गया है. (ङ) काटने वाले विमानों को एकजुट होना होगा और आबकारी क्षेत्र को पूरी तरह घेर लेना चाहिए. (च) एक बूलियन संशोधक का उपयोग करके, maxillectomy क्षेत्र चेहरे की हड्डी से घटाया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2 : fibular खंडों के स्थान की योजना बनाना । (क) fibular. stl फ़ाइल ब्लेंडर के लिए आयात किया जाता है । बहिर्जंघिका के बाहर का भाग पहले वायुकोशीय क्षेत्र में रखा गया है । (ख) काटने विमान की नकल की है और एक माता पिता की स्थापना के रूप में बहिर्जंघिका से जुड़ा हुआ है । (ग) योजना सर्जन की वरीयता के अनुसार, अगला कटिंग विमान बहिर्जंघिका पर रखा गया है. इन दोनों विमानों के बीच सैंडविच बनने वाला fibular क्षेत्र पहला जरूरी fibular सेगमेंट बन जाता है । (घ) अगले fibular खंड का स्थान निर्धारित करने के लिए, नकल बहिर्जंघिका रखा गया है. अगले काटने विमानों भी सर्जन के फैसले के अनुसार रखा जाता है । (ङ) अंत में, तीन fibular ब्लॉक, इस उदाहरण के रूप में डिजाइन किए हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3 : बढ़त के साथ शिखर फिसलने । (क) काटने वाले विमानों के तीन जोड़े माता-पिता की सेटिंग के रूप में बहिर्जंघिका से जुड़े होते हैं. (बी-डी) एक उपयुक्त गाइड डिजाइन प्राप्त करने के लिए, हवाई जहाज के शिखर संपादन मोड में किनारे के साथ चला गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4 : तैयारी के लिए बॉक्स डिजाइनिंग fibular काटने गाइड बनाने के लिए । (क) इस काटने विमान एक उपयुक्त काटने गाइड आकार बनने के लिए आकार में कम होने जा रहा है । (ख) काटने वाले विमान का अंतिम आकार हाइलाइट किया गया है. (ग) काटने विमान बढ़त के साथ शिखर फिसलने से निर्धारित किया जाता है, इसी तरह 3 चित्राके लिए । (घ) दोनों कटिंग विमान नए विमान को वस्तु विधा में जोड़कर संयुक्त कर रहे हैं. (ङ) अंत में, विमानों को संपादित मोड में पूरी सतह के चारों ओर जोड़ा जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्रा 5 : बनाने fibular काटने गाइड । (a) आरेख 4में दिखाई गई कार्यविधियों का उपयोग करते हुए, तीन बक्से डिज़ाइन किए गए हैं । (ख) प्रत्येक बॉक्स बहिर्जंघिका द्वारा एक बूलियन संशोधक के घटाव का उपयोग करके साझा किया जाता है । (ग) प्रत्येक बॉक्स की विपरीत सतह पूरी तरह से fibular सतह के समान है. (घ) स्तंभों को बनाने के लिए, एक घन को घटाया ठोस के पास रखा गया है. (ङ) इस घन का एक चेहरा बाहर निकाला जाता है । (च) इस निकालना को दोहराते हुए, मुख्य स्तंभ बना है । (छ) अन्य स्तंभों को जोड़कर, घटाई गई ठोसताओं में संलग्न किए गए हैं. (ज) स्तंभ और घटा हुआ ठोस एकजुट हैं. (मैं और जंमू) इस काटने गाइड पूरी तरह से बहिर्जंघिका की सतह के लिए फिट बैठता है । हर किनारे कटिंग प्लेन बन जाता है, जिसे काटने का पूछकर देखा जाता है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 6
चित्रा 6 : दाढ़ की हड्डी काटना गाइड डिजाइनिंग । (क) जबडा और zygoma की शेष सतहों को काटने वाले क्षेत्र के निकट ही तैयार किया जाता है. (ख) संपादन मोड में एक जमना संशोधक का उपयोग करते हुए इन विमानों को zygomatic और दाढ़ की हड्डी में फिट करने के लिए ठोस निर्माण करने के लिए गाढ़ा किया जाता है । इस ठोस के किनारे हड्डी काटने विमान देखा हो जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 7
चित्र 7 : बाहर स्थानांतरण विमान ले । (a) प्रत्येक fibular खंड एक बूलियन संशोधक के प्रतिच्छेदन का उपयोग कर अलग किया गया है । (ख) इस मामले में, वायुकोशीय पुनर्निर्माण zygomatic प्रमुखता पर प्राथमिकता दी जाती है । (ग) हर सतही चेहरा एकत्र किया जाता है और निर्धारण मार्गदर्शिका के निर्माण के लिए तैयार करने के लिए एकजुट है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 8
चित्र 8 : fibular खंडों के निर्धारण गाइड डिजाइनिंग । (क) एक चाकू उपकरण का उपयोग कर, लाइनों सतही सतह के लिए डिजाइन किए हैं । (ख) वर्टेक्स और चेहरों को हटाकर एक छोटी-सी खिड़की बनाई जाती है. इस विंडो का उपयोग टाइटेनियम प्लेट निर्धारण के लिए किया जाता है । (ग) कई खिड़कियां बनाने के बाद, सतही सतह एक जमना संशोधक का उपयोग कर गाढ़ा है । (डी और ई) केवल निर्धारण गाइड visualized है । दोनों सिरों पर, पंख शेष चेहरे की हड्डी के लिए इस गाइड को ठीक करने के लिए जोड़ रहे हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 9
चित्र 9 : मॉडल सर्जरी । (क) एक 3-डी प्रिंटर, चेहरे की हड्डी, fibular हड्डी, और शल्य चिकित्सा गाइड का उपयोग कर महसूस किया जा सकता है । (ख) बहिर्जंघिका को पूरी तरह से फिट करने के लिए कटिंग गाइड की जांच की जाती है । (ग और घ) कटिंग गाइड का उपयोग करके काटे गए fibular खंडों को निर्धारण मार्गदर्शिका के लिए निर्धारित किया गया है. निर्धारण मार्गदर्शिका कटौती प्रखंडों को पूरी तरह से फिट कर सकती है. (ङ और च) टाइटेनियम प्लेटों और शिकंजा का उपयोग करते हुए, fibular खंडों को जबडा में स्थानांतरित किया जाता है । निर्धारण मार्गदर्शिका निकालने के बाद, अतिरिक्त प्लेट और शिकंजा एक मजबूत निर्धारण के लिए जोड़ रहे हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 10
चित्र 10 : योजना के लिए मॉडल की तुलना । शल्य चिकित्सा के बाद मॉडल 3-डी स्कैन और आभासी योजना की तुलना में है । स्केल (मिलीमीटर) वर्चुअल योजना से विचलन दूरी दिखाता है । हस्तांतरित हड्डियों में ज्यादातर एक कम विचलन (हरा) है, जबकि धातु निर्धारण प्लेटों एक उच्च विचलन (लाल) है. हालांकि, विचलन काफी हद तक नीचे है 2 मिमी. यह छवि चित्र 9में दिखाए गए नमूने से भिंन है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

सीएडी/सांचा पुनर्निर्माण के लिए एक सटीक osteotomy लंबाई, चौड़ाई, और काटने गाइड4,5,6,7,8 का उपयोग करते हुए हड्डियों को काटने में कोण की प्राप्ति के लिए योगदान करने के लिए माना जाता है ,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19. हड्डियों की हस्तांतरित व्यवस्था भी एक निर्धारण गाइड11का उपयोग कर सही माना जाता है । क्योंकि आदेश, प्रक्रिया, विमान काटना, और व्यवस्था की योजना पहले से ही वास्तविक सर्जरी से पहले पर निर्णय लिया है, समय की बचत एक और लाभ2,12,13,14है ।

इसके अलावा, इन सैद्धांतिक लाभ के अलावा, सीएडी/कैम तकनीक की एक ताकत है कि शल्य चिकित्सा गाइड की वजह से, किसी भी सर्जन उसी जगह में एक ही स्थान में कटौती कर सकते हैं, इस प्रकार तकनीक मानकीकरण. अगर गाइड बहुत सटीक रहे हैं, यह संभव है कि हर सर्जन सही पुनर्निर्माण परिणाम प्राप्त करने के बजाय एक मुक्त हाथ दृष्टिकोण का उपयोग कर सकते हैं, जहां परिणाम बजाय विशेषज्ञता पर निर्भर हैं । क्योंकि इस सीएडी/कैम तकनीक काफी हाल ही में उभरा है, इस तरह की रिपोर्टों कुछ कर रहे हैं । वाणिज्यिक मार्गदर्शिकाएं पश्चिमी देशों में उपलब्ध हैं; हालांकि, डिजाइन के तरीके जनता के लिए नहीं खुले हैं । के रूप में इस डिजाइन विधि नया है, हम इसे विकसित और भविष्य में व्यापक रूप से फैल जाने की उंमीद है ।

यह घर में सीएडी/सांचा दृष्टिकोण हमेशा श्रेष्ठता प्रदर्शित नहीं करता है । एक नैदानिक समस्या यह है कि इस तकनीक बेकार हो जाता है जब सीटी परीक्षा डेटा पतली और ठीक स्लाइस से नहीं बना है या सिर्फ सर्जरी से पहले प्राप्त की है, और सर्जन या तो लकीर क्षेत्र पर फैसला नहीं करता है जल्दी या अचानक लकीर क्षेत्र परिवर्तन इंट्रा-ऑपरेटिव ।

एक डिजाइन समस्या यह है कि, यदि डिजाइनर देखने के लिए पर्याप्त अनुभव नहीं है और शल्य प्रक्रिया जानने के लिए, एक उपयुक्त शल्य चिकित्सा गाइड डिजाइन प्राप्त नहीं किया जा सकता है । सब के बाद, उस स्थिति में, डिजाइनर पता नहीं क्या सटीक अंतरिक्ष वास्तविक सर्जन बनाने के क्रम में हर शल्य स्थिति में वस्तुओं से मुक्त हो जाएगा ।

एक लागत समस्या के रूप में, एक 3-डी प्रिंटर एक शुरुआत डिजाइनर परीक्षण और त्रुटि डिजाइन बनाने के लिए वास्तविक गाइड अमल के लिए आवश्यक है । एक अच्छी तरह से अनुभवी डिजाइनर बनने के बाद, डिजाइन के materialization अब अपरिहार्य है । सौभाग्य से, कंप्यूटर और 3-डी प्रिंटर सस्ता होता जा रहा है, जिसका अर्थ है कि हम महंगी कंपनियों की सेवाओं पर भरोसा किए बिना स्वतंत्र रूप से शल्य चिकित्सा मार्गदर्शिकाएं डिज़ाइन और निर्माण कर सकते हैं । एक नुकसान यह है कि हम अभी तक 3-डी धातु निर्धारण के लिए इस्तेमाल किया प्लेटें प्रिंट नहीं कर सकते । प्लास्टिक मुख्य सामग्री हम 3 डी मुद्रण के लिए उपयोग कर सकते है । इस प्रकार, हम पूर्व सर्जरी से पहले धातु प्लेटें मोड़ चाहिए । के रूप में सस्ती 3 डी प्रिंटर है कि धातुओं को संभाल कर सकते है भविष्य में उपयोग में आने की उंमीद कर रहे हैं, निर्धारण प्लेटें भी तो डिजाइन किया जा सकता है, और सभी प्रक्रियाओं को कम मुक्त हाथ तकनीकों पर निर्भर हो जाएगा ।

जुड़े जमाव मॉडलिंग (FDM) सबसे अधिक इस्तेमाल किया 3-डी मुद्रण प्रौद्योगिकियों में से एक है । 3-डी वस्तुओं एक नोजल के माध्यम से थर्माप्लास्टिक पॉलिमर बाहर निकालना द्वारा निर्मित कर रहे हैं । जब थर्माप्लास्टिक सामग्री ठंड हो, आंतरिक तनाव विकृतियों (ताना) उत्पंन कर सकते है26। Acrylonitrile ब्यूटाडाइन styrene (ABS) और polylactic एसिड (पीएलए) थर्माप्लास्टिक रेशा के लिए इस्तेमाल प्रमुख प्लास्टिक हैं । Petropolis एट अल. 7 उल्लेख किया है कि, क्योंकि abs mandible मॉडल विशेष रूप से ताना करने के लिए प्रवण हैं, abs प्लास्टिक जब पीएलए के साथ तुलना में शल्य मॉडल के लिए कम आदर्श होते हैं । दोनों ABS और पीएलए प्लास्टिक गैस बंध्याकरण और पर्याप्त रूप से एक27टेंपलेट के रूप में सेवा कठोर हैं । ABS के साथ तुलना में, पीएलए कम पिघलने वाले तापमान के साथ लचीली होती है । इस प्रकार, हम पीएलए और एक नैदानिक स्थिति में ४५ डिग्री सेल्सियस के तहत एक कम तापमान प्लाज्मा नसबंदी विधि का इस्तेमाल किया । क्योंकि हम इस्तेमाल पीएलए के कांच का तापमान ६० डिग्री सेल्सियस है, हम या तो आटोक्लेव नसबंदी (लगभग १२१ डिग्री सेल्सियस) या ईथीलीन गैस ऑक्साइड नसबंदी (लगभग ६० डिग्री सेल्सियस) का उपयोग नहीं किया ।

विकृत विकृति एक संभावना बनी हुई है । हालांकि, पिछले रिपोर्ट मैक्सिलोफैशियल सर्जरी28के क्षेत्र में FDM-मुद्रित मॉडल की सटीकता की पुष्टि की । कई लेख सूखी मानव mandible और FDM मुद्रित प्रतिकृति का उपयोग कर स्कैन सीटी डेटा का एक तुलनात्मक अध्ययन का इस्तेमाल किया । इन अध्ययनों से पता चला है कि उपभोक्ता ग्रेड FDM-मुद्रित मॉडल एक स्वीकार्य सटीकता, औद्योगिक चयनात्मक लेजर sintering (SLS) प्रिंटर27,29,30के परिणामों के समान है । निजाम एट अल. 1 का तर्क है कि सीटी स्कैन की गुणवत्ता भी आयामी त्रुटियों के मुख्य निर्धारकों में से एक है, रैपिड प्रोटोटाइप मशीन के साथ ।

यहां तक कि अगर सटीक गाइड डिजाइन कर रहे है वस्तुतः, मुद्रित गाइड कभी कभार पूर्व ऑपरेटिव सर्जिकल हड्डी मॉडल फिट नहीं है । हमने माना कि इसके लिए दो कारण हैं ।

1. क्षेत्र के सतही बोनी आकार जहां गाइड संलग्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है भी (विशेष रूप से जबडा) झुका जा सपाट है । यदि इन सतहों चिकनी और असमान नहीं कर रहे हैं, गाइड की सतह फिसलन बनने के लिए प्रवण है और गलत बोनी क्षेत्र के लिए एमआईएस फिटिंग की संभावना है । इस स्थिति से बचने के लिए, संलग्न क्षेत्र व्यापक और सटीक बोनी क्षेत्र को पकड़ने के लिए व्यापक डिजाइन किया जाना चाहिए । एक ही समय में, अगर संलग्न क्षेत्र बड़ा हो जाता है, कमजोर क्षेत्र बड़ा हो जाता है, जो एक व्यापक निशान में परिणाम है ।

2. दूसरी ओर, प्लास्टिक सर्जिकल गाइड भी अगर इस सतह के आकार असमान और जटिल है फिट करने के लिए मुश्किल है । क्योंकि सीएडी के कई छोटे प्रक्रियाओं के साथ एक मोटा सतह/जब हड्डी से जुड़ी घर्षण प्रतिरोध लाती है, पीढ़ी हवा और जटिल गाइड सतहों भी गलत जगह के लिए एमआईएस फिट करने के लिए प्रवण हैं । इन स्थितियों से बचने के लिए, परीक्षण और त्रुटि छपाई और मॉडल सर्जरी से पहले वास्तविक सर्जरी के लिए आवश्यक हैं । एक परिणाम के रूप में, 3-डी मुद्रण आउटसोर्सिंग अनुशंसित नहीं है ।

अंत में, भले ही गाइड मॉडल सर्जरी में फिट करने में सक्षम था, जब यह नैदानिक स्थितियों में फिट नहीं है, यह संदर्भ गाइड का एक प्रकार माना जाना चाहिए । यह जब वाणिज्यिक गाइड फिट नहीं है के समान है । असली सर्जरी में अंतिम निर्णय रोड़ा और सर्जन द्वारा चेहरे सौंदर्यशास्त्र की मांयता पर आधारित बनाया जाना चाहिए नहीं, गाइड द्वारा ।

हालांकि स्पष्ट लागत के लिए घर में सीएडी का उपयोग कर सस्ता लगता है और वाणिज्यिक दृष्टिकोण से सांचा दृष्टिकोण, वास्तविक लागत, जो सर्जन के स्वैच्छिक काम और डिजाइन और मुद्रण के लिए समय भी शामिल है, हमेशा आंका या उपेक्षित है । हालांकि, यहां तक कि अगर वाणिज्यिक गाइड सस्ता हो, यह घर में दृष्टिकोण अभी भी एक अनूठा लाभ है, जो है कि सर्जन सीधे और आसानी से कर सकते है परीक्षण और एक आभासी सिमुलेशन में त्रुटि पुनर्निर्माण और के बीच स्थान रिश्ते का एहसास है चेहरे की हड्डी और fibular खंडों ।

गाइड के डिजाइन इस रिपोर्ट में हड्डी के रूप में कठिन ऊतक तक ही सीमित है । हालांकि, सर्जिकल गाइड नरम ऊतक काटने और ऐसे वसा या मांसपेशियों के ऊतकों के रूप में फिक्सिंग के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है । गाइड कोमल ऊतकों का उपयोग कर 3-डी संरचनात्मक पुनर्निर्माण के प्रदर्शन के प्रयोजन के लिए सर्जरी में लागू करने के लिए माना जाता है । निर्धारण मार्गदर्शिकाएं कैंसर पंचमी विभक्ति सर्जरी के बाद स्तन पुनर्निर्माण के लिए जल्द ही डिजाइन किया जाएगा एक सबसे अच्छा फिट में स्थानांतरित वसा ऊतक के पेट से स्तन को आकार देने ।

अंत में, एक घर में दृष्टिकोण का उपयोग करके, सीएडी/कैम सर्जिकल गाइड एक अस्पताल में डिजाइन और मुद्रित किया जा सकता है । CAD/सांचा द्वारा एक सटीक पुनर्निर्माण का उपयोग करने के अलावा, इन तकनीकों भी जहां वाणिज्यिक गाइड उपलब्ध हैं बाहर क्षेत्रों में रहने वाले सर्जन द्वारा इस्तेमाल किया जा सकता है । इस तकनीक को दाढ़ की हड्डी पुनर्निर्माण के लिए एक विकल्प है ।

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Disclosures

लेखकों की घोषणा करने के लिए कुछ नहीं है.

Acknowledgments

इस काम को आंशिक रूप से JSPS KAKENHI ग्रांट नंबर JP17K11914 ने सपोर्ट किया था ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Information Technology Center, Renato Archer, Campinas, Brazil InVesalius Free software https://www.cti.gov.br/en/invesalius
The Blender Foundation, Amsterdam, Netherlands Blender Free software https://www.blender.org/
TurboSquid, Inc. 935 Gravier St., Suite 1600, New Orleans, LA. Free 3D skeletal data file Free3D https://free3d.com/3d-models/human
MakerBot Industries, LLC One MetroTech Center, 21st Fl, Brooklyn, NY. MakerBot Replicator+ https://www.makerbot.com/replicator/
YouTube (Google, Inc.), 901 Cherry Ave. San Bruno, CA video sharing website. https://www.youtube.com/results?search_query=invesalius+dicom+to+stl
Artec 3D, 2, rue Jean Engling, Luxembourg Artec Eva Lite https://www.artec3d.com/portable-3d-scanners/artec-eva-lite
CloudCompare CloudCompare http://www.danielgm.net/cc/

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Numajiri, T., Morita, D., Nakamura, H., Yamochi, R., Tsujiko, S., Sowa, Y. Designing CAD/CAM Surgical Guides for Maxillary Reconstruction Using an In-house Approach. J. Vis. Exp. (138), e58015, doi:10.3791/58015 (2018).

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