Применение 3D-печати при строительстве кольца Берр-Хоул для имплантатов глубокой стимуляции мозга
Summary
Здесь мы представляем протокол для демонстрации 3D-печати в конструкции имплантатов глубокой стимуляции мозга.
Abstract
3D-печать широко применяется в медицинской области с 1980-х годов, особенно в хирургии, таких как предоперационное моделирование, анатомическое обучение и хирургическое обучение. Это повышает возможность использования 3D-печати для создания нейрохирургического имплантата. Наши предыдущие работы приняли строительство заусенца кольцо в качестве примера, описал процесс использования программного обеспечения, как компьютер с помощью дизайна (CAD), Pro / Инженер (Pro /E) и 3D принтер для создания физических продуктов. То есть требуется в общей сложности три шага: рисунок 2D-изображения, конструкция 3D-изображения заусенца, а также с помощью 3D-принтера для печати физической модели кольца заусенцев. Этот протокол показывает, что кольцо заусенцев из углеродного волокна может быть быстро и точно формованных с помощью 3D-печати. Она указала, что как CAD и Pro / E программное обеспечение может быть использовано для построения заусенцев кольцо путем интеграции с клиническими данными изображения и дальнейшего применения 3D-печати, чтобы сделать отдельные расходные материалы.
Introduction
3D печать применяется в медицинской области с 1980-х годов, особенно в хирургии для предоперационного моделирования, анатомического обучения и хирургического обучения1. Например, при цереброваскулярных операциях предоперационное моделирование может проводиться с помощью 3D печатных сосудистых моделей2. С развитием 3D-печати текстура, температура, структура и вес кровеносных сосудов головного мозга могут быть смоделированы в максимальной степени клинических сценариев. Стажеры могут выполнять хирургические операции, такие как резка и зажим на таких моделях. Это обучение очень важно для хирургов3,4,5. В настоящее время титановые пластыри, образованные 3D-печатью, также постепенно применяются6,так как протезы черепа, разработанные 3D-печатью после визуализации и реконструкции, являются высоко конформными. Однако разработка и применение 3D-печати в нейрохирургии по-прежнему ограничены.
Кольцо заусенца, как часть устройства фиксации свинца, широко используется в глубокой стимуляции мозга (DBS)7,8,9,10. Тем не менее, текущие кольца заусенцев изготов производителей медицинских устройств в соответствии с унифицированными спецификациями и размерами. Это стандартное кольцо заусенцев не всегда подходит для всех условий, таких как порокразвития черепа и атрофия кожи головы. Это может увеличить неопределенность работы и уменьшить несоответствие. Появление 3D-печати позволяет разрабатывать индивидуальные кольца заусенки отверстия для пациентов в клинических сценариях5. В то же время, заусенец отверстие кольцо, которое не легко получить, не способствует обширной предоперационной демонстрации и хирургической подготовки1.
Для решения упомянутых выше проблем мы предложили построить кольцо с 3D-печатью. Предыдущее исследование в нашей лаборатории описал инновационные заусенцев отверстие кольцо для DBS11. В этом исследовании, это инновационное кольцо заусенцев отверстие будет рассматриваться как отличный пример для выставки подробный процесс производства. Таким образом, цель этого исследования заключается в обеспечении процесса моделирования и подробный технический процесс создания твердого кольца заусенцев отверстие с использованием 3D-печати.
Protocol
Representative Results
Discussion
Эти результаты показали, что используемое программное обеспечение было практически осуществимо для создания 3D-моделей заусенных колец(рисунок 1 и рисунок 2), и 3D-печать может быть использована для создания твердых моделей с обозначенными материалами (<str…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа поддерживается грантами Фонда естественных наук провинции Гуандун (No 2017A030313597) и южного медицинского университета (No. LX2016N006, Нет. KJ20161102).
Materials
| Adobe Photoshop Version 14.0 | Adobe System，US | _ | Only available with a paid subscription. |
| Allcct 3D printer | Allcct technology co., LTD, WuHan, China | 201807A794124CN | |
| Allcct_YinKe_V1.1 | Allcct technology co., LTD, WuHan, China | The software is provided by the 3D printer manufacturer and there is no Catalog number associated with it | |
| AutoCAD 2004 | Autodesk co., LTD，US | 666-12345678 | Software for 2D models |
| Carbon Fibre | Allcct technology co., LTD, WuHan, China | PLA175Ø5181Ø3ØB | The material is provided by the 3D printer manufacturer |
| Netfabb Studio Basic 4.9 | Autodesk co., LTD，US | – | The software is provided by a 3D printer manufacturer and is open to access |
| Pro/E 2001 | Parametric Technology Corporation, PTC, US | _ | Software for 3D models; Only available with a paid subscription. |
| Vernier caliper | Beijing Blue Light Machinery Electricity Instrument Co,. LTD, China | GB/T 1214.1-1996 |
References
- Pucci, J. U., Christophe, B. R., Sisti, J. A., Connolly, E. S. Three-dimensional printing: technologies, applications, and limitations in neurosurgery. Biotechnology Advances. 35 (5), 521-529 (2017).
- Mashiko, T., et al. Development of three-dimensional hollow elastic model for cerebral aneurysm clipping simulation enabling rapid and low cost prototyping. World Neurosurgery. 83 (3), 351-361 (2015).
- Chae, M. P., et al. Emerging Applications of Bedside 3D Printing in Plastic Surgery. Frontiers in Surgery. 2, 25 (2015).
- Doyle, B. J., et al. Improved assessment and treatment of abdominal aortic aneurysms: the use of 3D reconstructions as a surgical guidance tool in endovascular repair. Irish Journal of Medical Science. 178 (3), 321-328 (2009).
- Kimura, T., et al. Simulation of and training for cerebral aneurysm clipping with 3-dimensional models. Neurosurgery. 65 (4), 719-725 (2009).
- Park, E. K., et al. Cranioplasty Enhanced by Three-Dimensional Printing: Custom-Made Three-Dimensional-Printed Titanium Implants for Skull Defects. Journal of Craniofacial Surgery. 27 (4), 943-949 (2016).
- Ray, C. D. Burr-hole ring-cap and electrode anchoring device. Technical note. Journal of Neurosurgery. 55 (6), 1004-1006 (1981).
- Yamamoto, T., Katayama, Y., Kobayashi, K., Oshima, H., Fukaya, C. Dual-floor burr hole adjusted to burr-hole ring and cap for implantation of stimulation electrodes. Technical note. Journal of Neurosurgery. 99 (4), 783-784 (2003).
- Wharen, R. E., Putzke, J. D., Uitti, R. J. Deep brain stimulation lead fixation: a comparative study of the Navigus and Medtronic burr hole fixation device. Clinical Neurology and Neurosurgery. 107 (5), 393-395 (2005).
- Patel, N. V., Barrese, J., Ditota, R. J., Hargreaves, E. L., Danish, S. F. Deep brain stimulation lead fixation after Stimloc failure. Journal of Clinical Neuroscience. 19 (12), 1715-1718 (2012).
- Chen, J., et al. 3-D printing for constructing the burr hole ring of lead fixation device in deep brain stimulation. Journal of Clinical Neuroscience. 58, 229-233 (2018).
- Hoang, D., Perrault, D., Stevanovic, M., Ghiassi, A. Surgical applications of three-dimensional printing: a review of the current literature & how to get started. Annals of Translational Medicine. 4 (23), (2016).
- Bustamante, S., Bose, S., Bishop, P., Klatte, R., Norris, F. Novel application of rapid prototyping for simulation of bronchoscopic anatomy. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 28 (4), 1122-1125 (2014).
- Lan, Q., et al. Development of Three-Dimensional Printed Craniocerebral Models for Simulated Neurosurgery. World Neurosurgery. 91, 434-442 (2016).
- Li, W. Z., Zhang, M. C., Li, S. P., Zhang, L. T., Huang, Y. Application of computer-aided three-dimensional skull model with rapid prototyping technique in repair of zygomatico-orbito-maxillary complex fracture. The International Journal of Medical Robotics. 5 (2), 158-163 (2009).
- Wang, L., Cao, T., Li, X., Huang, L. Three-dimensional printing titanium ribs for complex reconstruction after extensive posterolateral chest wall resection in lung cancer. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 152 (1), e5-e7 (2016).
- Xu, N. F., 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).
- Brozova, H., Barnaure, I., Alterman, R. L., Tagliati, M. STN-DBS frequency effects on freezing of gait in advanced Parkinson disease. Neurology. 72 (8), 770 (2009).
- Moreau, C., et al. STN-DBS frequency effects on freezing of gait in advanced Parkinson disease. Neurology. 71 (2), 80-84 (2008).
- Oyama, G., et al. Unilateral GPi-DBS as a treatment for levodopa-induced respiratory dyskinesia in Parkinson disease. Neurologist. 17 (5), 282-285 (2011).
