Trattamento delle deformità facciali mediante pianificazione 3D e stampa di impianti specifici per il paziente

Summary

Man mano che la tecnologia si sviluppa e diventa più user-friendly, la pianificazione delle operazioni e delle guide chirurgiche specifiche del paziente e delle targhe di fissaggio deve essere eseguita dal chirurgo. Presentiamo un protocollo per la pianificazione 3D dei movimenti scheletrici ortognatici e la pianificazione e la stampa 3D di lastre di fissaggio specifiche del paziente e guide chirurgiche.

Abstract

I progressi tecnologici nella pianificazione chirurgica e gli impianti specifici del paziente sono in continua evoluzione. Si può adottare la tecnologia per ottenere risultati migliori, anche nella mano meno esperta, o continuare senza di essa. Man mano che la tecnologia si sviluppa e diventa più user-friendly, crediamo che sia il momento di consentire al chirurgo la possibilità di pianificare le sue operazioni e creare le proprie guide chirurgiche specifiche del paziente e targhe di fissaggio che gli consentono il pieno controllo sul processo. Vi presentiamo qui un protocollo per la pianificazione 3D dell’operazione seguito dalla pianificazione 3D e dalla stampa di guide chirurgiche e impianti di fissaggio specifici per il paziente. Durante questo processo utilizziamo due software CAD (Computer-Assisted Design) commerciali. Utilizziamo anche una stampante di modellazione a deposizione fusa per le guide chirurgiche e una stampante di sinterizzazione laser selettiva per gli impianti di fissaggio specifici del paziente in titanio. Il processo include l’acquisizione di immagini di tomografia computerizzata (TC), la segmentazione 3D del cranio e delle ossa facciali dalla TC, la pianificazione 3D delle operazioni, la pianificazione 3D dell’impianto di fissazione specifico del paziente in base alla posizione finale delle ossa, la pianificazione 3D delle guide chirurgiche per l’esecuzione di un’osteotomia accurata e la preparazione dell’osso per le targhe di fissaggio e la stampa 3D delle guide chirurgiche e delle piastre di fissaggio specifiche del paziente. I vantaggi del metodo includono il pieno controllo sulla chirurgia, osteotomie pianificate e piastre di fissaggio, riduzione significativa del prezzo, riduzione della durata dell’operazione, prestazioni superiori e risultati altamente accurati. Le limitazioni includono la necessità di padroneggiare i programmi CAD.

Introduction

La stampa 3D è un metodo additivo basato sul posizionamento graduale di strati da materiali diversi, creando così oggetti 3D. È stato originariamente sviluppato per la prototipazione rapida ed è stato introdotto nel 1984 da Charles Hull, che è considerato l’inventore del metodo stereolitografia basato su strati solidificanti di resina fotopolimera¹. I progressi tecnologici nella pianificazione virtuale degli interventi chirurgici e nella pianificazione e stampa di impianti specifici per il paziente sono in continua evoluzione. Le innovazioni nascono sia nel campo del software CAD (Computer Assisted Design) sia nelle tecnologie di stampa 3D². Simultanei agli sviluppi tecnologici, il software e le stampanti diventano più facili da usare. Questo riduce il tempo necessario per la pianificazione e la stampa e permette al chirurgo la possibilità di pianificare le proprie operazioni e creare le proprie guide chirurgiche specifiche del paziente e targhe di fissaggio in un campo che era esclusivamente “parco giochi” di un ingegnere. Questi sviluppi consentono anche a chirurghi e ingegneri di introdurre nuove applicazioni e disegni di impianti specifici per il paziente^3,4,5.

Una di queste applicazioni è la pianificazione 3D di interventi chirurgici ortognatici seguita dalla pianificazione 3D e dalla stampa di guide chirurgiche e piastre di fissaggio specifiche per il paziente. Storicamente, gli interventi chirurgici ortognatici sono stati pianificati utilizzando articolatori. Un balestra è stato utilizzato per registrare la relazione della mascella superiore all’articolazione temporomanzale posizionando così i calchi del paziente nell’articolatore. Più tardi, i movimenti chirurgici sono stati eseguiti sui calchi e un wafer acrilico è stato preparato per aiutare con il corretto posizionamento delle mascelle durante l’intervento chirurgico. Questo metodo è stato utilizzato per molti anni ed è ancora utilizzato dalla maggior parte, ma l’utilizzo della tomografia computerizzata del fascio di cono (CT) insieme a scanner intra orali e software CAD ha permesso una pianificazione accurata, risparmiando la necessità di facciali o calchi e muovendosi verso la creazione di wafer pianificati digitalmente⁶. Questo metodo ha ridotto l’imprecisione della manipolazione manuale e delle misurazioni, ma aveva ancora difetti tra cui l’utilizzo della mandibola instabile come punto di riferimento per il posizionamento della mascella superiore e la mancanza di controllo sul posizionamento verticale della mascella superiore⁷. Così, è stato introdotto un nuovo metodo. Questo metodo è chiamato la chirurgia “senza wafer” e si basa sul riposizionamento delle mascelle anatomicamente utilizzando guide di taglio chirurgiche e piastre di titanio di fissaggio specifiche del paziente⁸. Questo metodo risolve gli svantaggi del metodo del wafer digitale descritto in precedenza. Descriveremo questo metodo, che consente al chirurgo completa la libertà di pianificazione di questi interventi chirurgici in modo specifico per il paziente, con minimi possibili errori e imprecisioni. Questo metodo consente un intervento chirurgico “senza wafer”, il che significa che non è necessario utilizzare la mandibola opposta come riferimento per riposizionare le ossa, diminuendo così le imprecisioni derivate da questa dipendenza⁹.

Protocol

1. Riposizionamento delle ganasce NOTA: questa sezione viene eseguita utilizzando il software di imaging (ad esempio, Dolphin). Caricare i file DICOM dell’immagine CT delle ossa facciali del paziente (Figura 1A) nel software selezionando il pulsante 3D a sinistra e facendo clic su Importa nuovo DICOM ( Figurasupplementare 1). Accedere alla modalità di modifica 3D facendo clic su 3D <str…

Representative Results

Per osservare l’uso clinico del metodo, presentiamo un caso di una donna di 23 anni. Soffriva di iperplasia condilare in età più giovane nel condilo destro con conseguente asimmetria di entrambe le mascelle. La figura 1A mostra la mascella superiore retrognatica e la mascella inferiore prognatica che mostrano le discrepanze tra le mascelle. Nella vista frontale, l’asimmetria grave può essere osservata come dettagliata utilizzando le linee gialle e rosse. Utilizzando il software di imaging…

Discussion

La pianificazione e la stampa 3D è uno dei metodi in più rapida evoluzione nel campo chirurgico. Non è solo uno strumento promettente per il futuro, ma uno strumento pratico utilizzato al giorno d’oggi per risultati chirurgici altamente accurati e soluzioni specifiche per il paziente. Permette risultati altamente accurati e riduce la dipendenza dall’esperienza del chirurgo¹⁰. Risolve molti degli svantaggi dei precedenti metodi chirurgici vecchio stile, ma i costi ritardano la piena attuazione d…

Materials

Dolphin imaging software	Dolphin Imaging Systems LLC (Patterson Dental Supply, Inc)		3D analysis and virtual planning of orthognathic surgeries
Geomagic Freeform	3D systems		Sculpted Engineering Design