Derin Beyin Stimülasyon İmplantları için Burr Delik Halkası Yapımında 3D Baskı Uygulaması
Summary
Burada, derin beyin stimülasyon implantları yapımında 3D baskı göstermek için bir protokol sıyoruz.
Abstract
1980’li yıllardan bu yana tıp alanında, özellikle ameliyat öncesi simülasyon, anatomik öğrenme ve cerrahi eğitim gibi cerrahi alanlarda 3Boyutlu baskı yaygın olarak uygulanmaktadır. Bu bir nöroşirürjik implant inşa etmek için 3D baskı kullanma olasılığını yükseltir. Daha önceki çalışmalarımız çapak delik halkasının yapımını örnek almış, fiziksel ürünler oluşturmak için bilgisayar destekli tasarım (CAD), Pro/Engineer (Pro/E) ve 3D yazıcı gibi yazılımları kullanma sürecini tanımlamıştır. Yani, üç adım, 2D görüntü çizim, çapak delik halkası 3D görüntü inşaat ve çapak delik halkafiziksel modeli yazdırmak için bir 3D yazıcı kullanarak toplam gereklidir. Bu protokol, karbon fiberden yapılmış çapak deliği halkasının 3D baskı ile hızlı ve doğru bir şekilde şekillendirilebilen bir yapıya sahip olduğunu göstermektedir. Hem CAD hem de Pro/E yazılımlarının, klinik görüntüleme verileriyle entegre edilerek çapak deliği halkasını oluşturmak için kullanılabileceğini ve bireysel sarf malzemelerini oluşturmak için 3D baskı uygulanabileceğini belirtti.
Introduction
1980’li yıllardan itibaren tıp alanında 3D baskı, özellikle ameliyat öncesi simülasyon, anatomik öğrenme ve cerrahieğitimiçin cerrahi 1 uygulanmaktadır. Örneğin serebrovasküler operasyonlarda preoperatif simülasyon 3Boyutlu baskılı vasküler modeller2kullanılarak yapılabilir. 3D baskı nın gelişmesiyle, serebral kan damarlarının dokusu, sıcaklığı, yapısı ve ağırlığı klinik senaryoların en büyüğüne benzetilebilir. Kursiyerler bu tür modelleri kesme ve bağlama gibi cerrahi operasyonlar gerçekleştirebilirler. Bu eğitim cerrahlar için çok önemlidir3,4,5. Şu anda, 3D baskı ile oluşan titanyum yamalar da yavaş yavaş uygulanmıştır6, görüntüleme ve rekonstrüksiyon sonra 3D baskı tarafından geliştirilen kafatası protezleri son derece conformal beri. Ancak, nöroşirürjide 3D baskının geliştirilmesi ve uygulanması hala sınırlıdır.
Çapak delik halkası, kurşun fiksasyon cihazının bir parçası olarak, yaygın derin beyin stimülasyonu (DBS)7,8,9,10kullanılmıştır. Ancak, mevcut çapak delik halkaları tıbbi cihaz üreticileri tarafından birleşik özellikleri ve boyutlarına göre yapılır. Bu standart çapak delik halkası her zaman kafatası malformasyonu ve kafa derisi atrofisi gibi tüm koşullar için uygun değildir. Bu operasyon belirsizlikleri artırabilir ve acurracy azaltabilir. 3D baskının ortaya çıkması, klinik senaryolarda hastalar için kişiye özel çapak deliği halkaları geliştirmeyi mümkün kılar5. Aynı zamanda, elde etmek kolay değildir çapak delik halkası, kapsamlı preoperatif gösteri ve cerrahi eğitim için elverişli değildir1.
Yukarıda belirtilen sorunları gidermek için, 3D baskı ile bir çapak delik halkası inşa etmeyi önerdi. Bizim laboratuvarda bir önceki çalışmada DBS11için yenilikçi bir çapak delik halkası açıklanmıştır. Bu çalışmada, bu yenilikçi çapak delik halkası ayrıntılı üretim sürecini sergilemek için mükemmel bir örnek olarak kabul edilecektir. Bu nedenle, bu çalışmanın amacı bir modelleme süreci ve 3D baskı kullanarak sağlam bir çapak delik halka bina ayrıntılı bir teknik süreç sağlamaktır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu sonuçlar, kullanılan yazılımın çapak delik halkalarının 3Boyutlu modellerini(Şekil 1 ve Şekil 2)oluşturmak için kullanılabildiğini ve 3D baskının belirlenmiş malzemelerle katı modeller oluşturmak için kullanılabileceğini göstermiştir(Şekil 4). Katı modelin büyüklüğü açısından, Vernier kaliperleri tarafından yapılan ölçümle belirlenen 0 ile 0,59 mm arasında mutlak bir hata saptandı<strong c…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Guangdong Eyaleti Doğa Bilimleri Fonu (No. 2017A030313597) ve Southern Medical University (No. LX2016N006, Hayır. 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).
