Un modèle personnalisé imprimé en 3D pour l’évaluation préopératoire en chirurgie de la thyroïde

Summary

Ici, une nouvelle méthode d’établissement d’un modèle personnalisé imprimé en 3D pour l’évaluation préopératoire de la chirurgie de la thyroïde est proposée. Il est propice à la discussion préopératoire, réduisant la difficulté de la chirurgie de la thyroïde.

Abstract

La structure anatomique de la zone chirurgicale du cancer de la thyroïde est complexe. Il est très important d’évaluer de manière exhaustive et minutieuse l’emplacement de la tumeur et sa relation avec la capsule, la trachée, l’œsophage, les nerfs et les vaisseaux sanguins avant l’opération. Cet article présente une méthode innovante d’établissement de modèles imprimés en 3D basée sur des images DICOM de tomodensitométrie (CT). Nous avons établi un modèle personnalisé imprimé en 3D du domaine de la chirurgie cervicale de la thyroïde pour chaque patient ayant besoin d’une chirurgie de la thyroïde afin d’aider les cliniciens à évaluer les points clés et les difficultés de la chirurgie et à sélectionner les méthodes opératoires des pièces clés comme base. Les résultats ont montré que ce modèle est propice à la discussion préopératoire et à la formulation de stratégies opérationnelles. En particulier, grâce à l’affichage clair des emplacements récurrents du nerf laryngé et de la glande parathyroïde dans le domaine de l’opération thyroïdienne, les blessures peuvent être évitées pendant la chirurgie, la difficulté de la chirurgie de la thyroïde réduite et l’incidence de l’hypoparathyroïdie postopératoire et des complications liées aux lésions récurrentes du nerf laryngé réduite également. De plus, ce modèle imprimé en 3D est intuitif et facilite la communication pour la signature du consentement éclairé par les patients avant la chirurgie.

Introduction

Les nodules thyroïdiens sont l’une des maladies endocriniennes les plus courantes, parmi lesquelles le cancer de la thyroïde représente 14 % à 21 %¹. Le traitement préféré du cancer de la thyroïde est la chirurgie. Cependant, comme la glande thyroïde est située dans la région cervicale antérieure, il existe des tissus et des organes importants proches de la glande thyroïde dans la zone d’opération, tels que la glande parathyroïde, la trachée, l’œsophage, les grands vaisseaux cervicaux et les nerfs^2,3, ce qui rend l’opération relativement difficile et risquée. Les complications chirurgicales les plus courantes sont une diminution de la fonction parathyroïdienne causée par une lésion de la fonction parathyroïdienne ou une mauvaise résection et un enrouement causé par une lésion récurrente du nerf laryngé⁴. La réduction des complications chirurgicales mentionnées ci-dessus a toujours été un objectif pour les chirurgiens. La méthode d’imagerie la plus courante avant la chirurgie de la thyroïde est l’imagerie par ultrasons, bien que son affichage de la glande parathyroïde et du nerf soit très limité⁵. De plus, la variation de la position de la glande parathyroïde et du nerf laryngé récurrent dans la zone de chirurgie thyroïdienne est très élevée, ce qui empêche l’identification ^6,7. Si la position anatomique de chaque patient peut être clairement affichée au chirurgien à travers le modèle en temps réel pendant l’opération, cela réduira le risque opérationnel de chirurgie de la thyroïde, réduira l’incidence des complications et améliorera l’efficacité de la chirurgie de la thyroïde.

En outre, il est également difficile d’expliquer en détail le processus chirurgical aux patients avant la chirurgie. Certains chirurgiens inexpérimentés ont du mal à expliquer et à transmettre les détails précis de l’opération aux patients, notamment en raison de la complexité de la glande thyroïde et de ses structures environnantes. Chaque patient a sa propre structure anatomique et ses besoins personnels⁸. Par conséquent, un modèle thyroïdien 3D personnalisé basé sur l’anatomie réelle du patient peut aider efficacement les patients et les cliniciens. Actuellement, la majorité des produits sur le marché sont fabriqués en série sur la base de diagrammes plans. En utilisant la technologie d’impression 3D pour produire un modèle spécifique au patient qui reflète les besoins médicaux individuels de chaque patient, ce modèle peut être utilisé pour évaluer l’état réel des patients atteints d’un cancer de la thyroïde et aider les chirurgiens à mieux communiquer la nature de la maladie avec les patients.

L’impression 3D (ou fabrication additive) est une construction tridimensionnelle construite à partir d’un modèle de conception assistée par ordinateur ou d’un modèle numérique 3D⁹. Il a été utilisé dans de nombreuses applications médicales, telles que les dispositifs médicaux, les modèles anatomiques et la formulation de médicaments¹⁰. Par rapport à l’imagerie traditionnelle, un modèle d’impression 3D est plus visible et plus lisible. Par conséquent, l’impression 3D est de plus en plus utilisée dans les procédures chirurgicales modernes. Les technologies d’impression 3D couramment utilisées comprennent l’impression basée sur la polymérisation de la cuve, l’impression sur poudre, l’impression à jet d’encre et l’impression par extrusion¹¹. Dans l’impression basée sur la polymérisation en cuve, une longueur d’onde spécifique de lumière est irradiée sur un baril de résine photopolymérisable, qui durcit localement la résine une couche à la fois. Il présente les avantages d’économiser du matériel et d’imprimer rapidement. L’impression à base de poudre repose sur un chauffage localisé pour fusionner le matériau en poudre pour une structure plus dense, mais elle entraîne également une augmentation significative du temps et du coût d’impression, et est actuellement utilisée de manière limitée¹². L’impression à jet d’encre utilise une pulvérisation précise de gouttelettes sur le substrat dans un processus couche par couche. Cette technologie est la plus mature et présente les avantages d’une compatibilité matérielle élevée, d’un coût contrôlable et d’un temps d’impression rapide¹³. L’impression par extrusion extrudait des matériaux tels que des solutions et des suspensions à travers des buses. Cette technique utilise des cellules et, par conséquent, a les plus hautes capacités d’imitation des tissus mous. En raison de son coût plus élevé et de sa bio-affinité, il est principalement utilisé dans le domaine de l’ingénierie tissulaire et moins fréquemment dans les modèles d’organes chirurgicaux¹⁴.

En conséquence, nous avons choisi la technologie d’impression « White Jet Process », basée sur la complexité de la thyroïde et de ses structures environnantes et le calendrier chirurgical. Cette technologie combine les avantages de l’impression à base de polymérisation en cuve et de l’impression à jet d’encre, et offre une haute précision, une impression rapide et un faible coût, ce qui en fait un bon choix pour la chirurgie de la thyroïde. L’objectif de ce protocole est de réaliser un modèle de cancer de la thyroïde imprimé en 3D, d’améliorer le pronostic des patients en fournissant suffisamment d’informations sur la structure anatomique et la variation des patients, et de mieux informer les médecins et les patients sur toutes les conditions liées au processus chirurgical.

Protocol

Cette étude n’avait pas besoin d’approbation pour être réalisée ou de toute sorte de consentement des patients pour utiliser et publier leurs données, car toutes les données et informations de cette étude et de cette vidéo ont été anonymisées. 1. Collecte des données d’image Scanner la thyroïde du patient par tomodensitométrie (TDM) améliorée pour obtenir les données d’image au format DICOM. Assurez-vous que ce processus est effectué dans la…

Representative Results

Cet article présente un protocole pour la construction de modèles personnalisés imprimés en 3D de la thyroïde des patients. La figure 1 montre un organigramme pour établir un modèle personnalisé imprimé en 3D pour les thyroïdes des patients. La figure 2 montre le dispositif d’impression de modèles personnalisés imprimés en 3D pour la thyroïde des patients. La figure 3 montre l’interface logicielle pour l’établis…

Discussion

L’échographie peut être la seule procédure d’imagerie préopératoire pour la plupart des patients subissant une chirurgie de la thyroïde¹⁵. Cependant, quelques cas bien différenciés peuvent souffrir de maladies avancées, qui envahissent les tissus ou organes environnants et entravent l’opération¹⁶. Ce modèle peut être plus approprié pour les patients atteints d’un cancer de la thyroïde à un stade avancé. Lorsque la maladie progresse, un scanner suppl?…

Materials

3D color printer	Zhuhai Sina 3D Technology Co	J300PLUS	Function support: automatic optimized placement, automatic model typesetting, automatic generation support, real-time layered edge cutting and printing, slice export, custom color thickness, custom placement / scaling, man hour evaluation, material consumption evaluation, print status monitoring, material remaining display, changing materials and colors, managing work queues, full / semi enclosed printing, automatic detection of model interference, layer preview, automatic pause of ink shortage, power failure to resume printing Automatic cleaning nozzle, automatic channel adaptation, ink change, automatic cleaning pipeline, follow-up laying. Range of optional materials: RGD series transparent molding materials, RGD series opaque molding materials, FLX series soft molding materials, ABS like series molding materials, high temperature resistant molding materials, Med series molding materials (first-class medical record certification), ordinary supporting materials, water-soluble supporting materials.
Mimics 21.0 software	Materialise, Belgium		DICOM data processing