3D-planning en -print van patiëntspecifieke implantaten voor de reconstructie van bony-defecten
Summary
Dit protocol beschrijft het gebruik van 3D-planning en -print voor de reconstructie van benige defecten. We gebruiken segmentatietools om 3D-modellen te maken, gevolgd door 3D-ontwerpsoftware om patiëntspecifieke implantaten te maken voor reconstructiedoeleinden die samen met ablatieve chirurgie of als tweede fase.
Abstract
We zijn in het midden van de 3D-tijdperk in de meeste aspecten van het leven, en vooral in de geneeskunde. De chirurgische discipline is een van de belangrijkste spelers op medisch gebied met behulp van de voortdurend ontwikkelende 3D-planning en printmogelijkheden. Computer-assisted design (CAD) en computer assisted manufacturing (CAM) worden gebruikt om de 3D-planning en productie van het product te beschrijven. De planning en productie van 3D chirurgische gidsen en reconstructie implantaten wordt bijna uitsluitend uitgevoerd door ingenieurs. Naarmate de technologie vordert en software-interfaces gebruiksvriendelijker worden, roept het een vraag op over de mogelijkheid om de planning en productie over te dragen aan de clinicus. De redenen voor zo’n verschuiving zijn duidelijk: de chirurg heeft het idee van wat hij wil ontwerpen, en hij weet ook wat haalbaar is en kan worden gebruikt in de operatiekamer. Het stelt hem in staat om voorbereid te zijn op elk scenario / onverwachte resultaten tijdens de operatie en stelt de chirurg in staat om creatief te zijn en zijn nieuwe ideeën uit te drukken met behulp van de CAD-software. Het doel van deze methode is om clinici te voorzien van de mogelijkheid om hun eigen chirurgische gidsen en reconstructie implantaten te creëren. In dit manuscript biedt een gedetailleerd protocol een eenvoudige methode voor segmentatie met behulp van segmentatiesoftware en implantaatplanning met behulp van een 3D-ontwerpsoftware. Na de segmentatie en stl-bestandsproductie met behulp van segmentatiesoftware, kon de arts een eenvoudige patiëntspecifieke reconstructieplaat of een complexere plaat maken met een wieg voor bottransplantatiepositionering. Chirurgische gidsen kunnen worden gemaakt voor nauwkeurige resectie, gat voorbereiding voor een goede reconstructie plaat positionering of voor bottransplantatie oogsten en re-contouring. Een geval van onderkaak reconstructie na plaatfractuur en niet-niet-unie genezing van een trauma opgelopen letsel is gedetailleerd.
Introduction
Gepersonaliseerde geneeskunde ontwikkelt zich snel op vele gebieden van de geneeskunde1. Oncologische gepersonaliseerde behandeling is een onderwerp van veel discussie en is dus bekend bij de algemene bevolking. 3D-printen werd voor het eerst geïntroduceerd door Charles Hull met 3D-printen van objecten met behulp van stereolithografie2. Sindsdien zijn er verschillende technologieën voor 3D-printen ontwikkeld. De gebruikte methode wordt geselecteerd op basis van het doel van het apparaat.
Het chirurgische veld omarmt snel gepersonaliseerde geneeskunde. Gepersonaliseerde behandeling in chirurgisch veld vereist virtuele planning met behulp van een computer-assisted design (CAD) software. De eerste fase bevat altijd segmentatie om een 3D-stl-bestand te maken. Computer assisted manufacturing (CAM) wordt aangeduid als het productieproces van het 3D-ontworpen onderdeel. Het eerste gebruik van de technologie werd gebruikt bij pre-operatieve model afdrukken voor chirurgische planning en schijnchirurgie3,4,5. Met de ontwikkeling van de technologie, virtuele planning van de operaties gevolgd door de planning en productie van chirurgische gidsen om te helpen bij de operatie zelf en patiënt specifieke reconstructie implantaten perfect gemonteerd op het bot van de patiënt werd populairder6,7,8,9,10. Het doel van dit protocol is om clinici de mogelijkheid te bieden om hun eigen chirurgische gidsen en reconstructie patiënt specifieke implantaten te creëren. Deze methode is nauwkeuriger dan het gebruik van stockplaten omdat het perfect past en kan worden ontworpen op basis van de kenmerken van het specifieke defect. Het vermindert ook de afhankelijkheid van de ervaring van de chirurg en vermindert de operatietijd.
Protocol
Representative Results
Discussion
Met de constante ontwikkeling van het gebruik van computers voor virtuele planning van chirurgische ingrepen, de combinatie met een andere ontwikkelende technologie, 3D-printen, leidde tot een geheel nieuw tijdperk van chirurgische behandeling. Nauwkeurigheid is het doel van deze technologieën en patiëntspecifieke zorg, als het toekomstige doel, wordt gepresenteerd in de vorm van chirurgische gidsen en patiëntspecifieke reconstructieimplantaten. We bespreken chirurgische gidsen als onderdeel van een ander toekomstprot…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Voor dit werk werd geen financiering ontvangen.
Materials
| D2P (DICOM to Print) | 3D systems | Segmentation software to create 3D stl files | |
| Geomagic Freeform | 3D systems | Sculpted Engineering Design |
Referencias
- Goodsaid, F., Frueh, F., Burczynski, M. E., Hock, F., Gralinski, M. Personalized Medicine. Drug Discovery and Evaluation: Methods in Clinical Pharmacology. , (2019).
- Hull, C. W. Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography. Google Patents. , (1986).
- Petzold, R., Zeilhofer, H. F., Kalender, W. Rapid prototyping technology in medicine–basics and applications. Computerized Medical Imaging and Graphics. 23 (5), 277-284 (1999).
- Schmauss, D., Gerber, N., Sodian, R. Three-dimensional printing of models for surgical planning in patients with primary cardiac tumors. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 145 (5), 1407-1408 (2013).
- Tam, M. D., Laycock, S. D., Bell, D., Chojnowski, A. 3-D printout of a DICOM file to aid surgical planning in a 6 year old patient with a large scapular osteochondroma complicating congenital diaphyseal aclasia. Journal of Radiology Case Reports. 6 (1), 31 (2012).
- Emodi, O., Shilo, D., Israel, Y., Rachmiel, A. Three-dimensional planning and printing of guides and templates for reconstruction of the mandibular ramus and condyle using autogenous costochondral grafts. British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 55 (1), 102-104 (2017).
- Leiser, Y., Shilo, D., Wolff, A., Rachmiel, A. Functional reconstruction in mandibular avulsion injuries. Journal of Craniofacial Surgery. 27 (8), 2113-2116 (2016).
- Mazzoni, S., Bianchi, A., Schiariti, G., Badiali, G., Marchetti, C. Computer-aided design and computer-aided manufacturing cutting guides and customized titanium plates are useful in upper maxilla waferless repositioning. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 73 (4), 701-707 (2015).
- Rachmiel, A., Shilo, D., Blanc, O., Emodi, O. Reconstruction of complex mandibular defects using integrated dental custom-made titanium implants. British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 55 (4), 425-427 (2017).
- Xu, N., et al. Reconstruction of the upper cervical spine using a personalized 3D-printed vertebral body in an adolescent with Ewing sarcoma. Spine. 41 (1), E50-E54 (2016).
