내부 접근을 사용 하 여 상 악 재건을 위한 디자인 CAD/CAM 수술 가이드
1Department of Plastic and Reconstructive Surgery,Kyoto Prefectural University of Medicine, 2Department of Plastic and Reconstructive Surgery,Showa University Fujigaoka Hospital, 3Department of Plastic and Reconstructive Surgery,Fukuchiyama City Hospital, 4Department of Plastic and Reconstructive Surgery,Saiseikai Shiga Hospital
Summary
컴퓨터 지원 설계/컴퓨터 지원 제조 (CAD/CAM) 외과 가이드를 설계를 위한 방법 표시 됩니다. 절단 평면 분리, 유나이티드, 있으며 필요한 뼈 전송 쉽게 시각화를 두꺼워. 이러한 디자인 인쇄 되 고 정확도 3 차원 수 있습니다.
Abstract
컴퓨터 지원 설계/컴퓨터 지원 제조 (CAD/CAM)은 지금 악 안 면 수술에 대 한 대리점 기술로 평가 되 고 있습니다. 때문에이 기술은 저렴 하 고 사용할 수 있는 세계의 단지 한정 된 지역에서 우리는 소설 자체 접근을 사용 하 여 CAD/CAM 외과 가이드를 개발 했다. CAD 소프트웨어를 사용 하 여 상 악 절제술 지역 및 절단 평면 fibular 절단 평면 및 각도 결정 됩니다. 일단 절제 지역 결정, 필요한 얼굴 부울 한정자를 사용 하 여 추출 됩니다. 이러한 피상적인 얼굴 뼈의 표면 고 두꺼워 고체 안정화에 맞게 결합 된다. 뿐만 아니라 절단 비와 maxilla 가이드 하지만 또한 전송된 뼈 세그먼트의 위치 배열 표면 얼굴 두껍게 하 여 정의 됩니다. CAD 디자인.stl 파일로 기록 하 고 실제 수술 가이드 (3 차원) 인쇄 하는 3 차원으로. 가이드의 정확도 확인, 모델 수술 3 차원 인쇄 얼굴과 fibular 모델을 사용 하 여 수행 됩니다. 상업 가이드는 사용할 수 없습니다 외과 지원 하기 위해이 메서드를 사용할 수 있습니다.
Introduction
CAD/CAM 기술의 사용에서 최근 증가 치과 및 틀니 일 있다. CAD/CAM의이 진화, 다음 CAD/CAM를 사용 하 여 osteocutaneous 플랩 전송은 지금 악성 종양1,2,3의 종양 광범위 절제술 후 악의 재건의 분야에 사용 됩니다. 서방 국가 있는 몇몇 회사는 공급 및 mandible 지역에 대 한 CAD/CAM 절단 가이드를 판매 하기 시작 했다. mandible의 CAD/CAM 재건 정확도4,5,6,7,,89,10 면에서 이점을가지고 간주 됩니다. ,11. 그러나, 불리는이 기술은 사용할 수 전세계 한정 된 지역에서 이며 그것은 매우 비싼12이다.입니다. 따라서, 상 악 병 변에 대 한 CAD/CAM 재건 하지 아직 인기가 있다. 상 악 재건의 건수 mandible, 보다 낮은 이며 상업 가이드 일반적으로 하지 않습니다.
상업적인 상 악 CAD/CAM 가이드 일본에서 판매 하지 않습니다, 때문에 우리 내부 접근을 사용 하 여 CAD/CAM 외과 가이드를 개발 했습니다. CAD/CAM 가이드의 임상 효과 보고13,14,15,,1617,18,19, 이미 되었습니다 하지만 아무 그들을 디자인 하는 방법의 보고입니다. 현재 보고서의 목적은 저가 사내 방식을 사용 하 여 CAD/CAM 디자인 방법을 보여줍니다 것입니다.
Protocol
이 연구는 저자의 기관 검토 위원회에 의해 승인 되었다 그리고 서 면된 동의 양식 모든 환자에 의해 완료 되었다. 1입니다. 자료의 준비 개인용 컴퓨터, 얼굴 뼈, 비 골, InVesalius20, 같은 변환 소프트웨어 및 3 차원 (3 차원) CAD 소프트웨어 (예를 들어, 믹서 기21)의 계산 된 단층 촬영 (CT) 데이터를 사용 합니다.참고: 최대 두께 1…
Representative Results
여기에 제시 된 절차를 사용 하 여 절제 지역 먼저 결정 했다. CAD 소프트웨어를 사용 하 여 얼굴에 의해 circumscribed 완전히 했다 절제 지역. 이 지역 부울 연산을 통해 얼굴 뼈에서 공제 되었다. 비 이미지 결함에 배치 했다 그리고 fibular 절단 면 적절 한 복원된 지점에 배치 했다. 모든 fibular 절단 얼굴 설정 부모에 비 골에 연결 되었다. 이러한 얼굴 작은 고 고체를 만들기 위?…
Discussion
CAD/CAM 재건 절단 가이드4,,56,7,8 사용 하는 동안 정확한 뼈 길이, 너비 및 각도 절단 뼈의 달성에 기여할 것으로 간주 ,9,10,11,12,13,,<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품 JSP KAKENHI 보조금 번호 JP17K11914에 의해 부분적으로 지원 되었다.
Materials
| Information Technology Center, Renato Archer, Campinas, Brazil | InVesalius | Free software https://www.cti.gov.br/en/invesalius | |
| The Blender Foundation, Amsterdam, Netherlands | Blender | Free software https://www.blender.org/ | |
| TurboSquid, Inc. 935 Gravier St., Suite 1600, New Orleans, LA. | Free 3D skeletal data file | Free3D https://free3d.com/3d-models/human | |
| MakerBot Industries, LLC One MetroTech Center, 21st Fl, Brooklyn, NY. | MakerBot Replicator+ | https://www.makerbot.com/replicator/ | |
| YouTube (Google, Inc.), 901 Cherry Ave. San Bruno, CA | video sharing website. | https://www.youtube.com/results?search_query=invesalius+dicom+to+stl | |
| Artec 3D, 2, rue Jean Engling, Luxembourg | Artec Eva Lite | https://www.artec3d.com/portable-3d-scanners/artec-eva-lite | |
| CloudCompare | CloudCompare | http://www.danielgm.net/cc/ |
References
- Hirsch, D. L., et al. Use of computer-aided design and computer-aided manufacturing to produce orthognathically ideal surgical outcomes: A paradigm shift in head and neck reconstruction. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 67 (10), 2115-2122 (2009).
- Hanasono, M. M., Skoracki, R. J. Computer-assisted design and rapid prototype modeling in microvascular mandible reconstruction. The Laryngoscope. 123 (3), 597-604 (2013).
- Roser, S. M., et al. The accuracy of virtual surgical planning in free fibula mandibular reconstruction: Comparison of planned and final results. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 68 (11), 2824-2832 (2010).
- Ayoub, N., et al. Evaluation of computer assisted mandibular reconstruction with vascularized iliac crest bone graft compared to conventional surgery: A randomized prospective clinical trial. Trials. 15, 114 (2014).
- Stirling, C. E., et al. Simulated surgery and cutting guides enhance spatial positioning in free fibular mandibular reconstruction. Microsurgery. 35 (1), 29-33 (2015).
- Schepers, R. H., et al. Accuracy of fibula reconstruction using patient-specific CAD/CAM reconstruction plates and dental implants: a new modality for functional reconstruction of mandibular defects. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 43 (5), 649-657 (2015).
- Tarsitano, A., et al. Mandibular reconstructions using computer-aided design/computer-aided manufacturing: a systematic review of a defect-based reconstructive algorithm. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 43 (9), 1785-1791 (2015).
- Wilde, F., et al. Multicenter study on the use of patient-specific CAD/CAM reconstruction plates for mandibular reconstruction. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 10 (12), 2035-2051 (2015).
- Huang, J. W., et al. Preliminary clinic study on computer assisted mandibular reconstruction: the positive role of surgical navigation technique. Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery. 37 (1), 20 (2015).
- Numajiri, T., Nakamura, H., Sowa, Y., Nishino, K. Low-cost design and manufacturing of surgical guides for mandibular reconstruction using a fibula. Plastic and Reconstructive Surgery – Global Open. 4 (7), 805 (2016).
- Numajiri, T., Tsujiko, S., Morita, D., Nakamura, H., Sowa, Y. A fixation guide for the accurate insertion of fibular segments in mandibular reconstruction. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. Open. 12 (8), 1-8 (2017).
- Toto, J. M., et al. Improved operative efficiency of free fibula flap mandible reconstruction with patient specific, computer-guided preoperative planning. Head & Neck. 37 (11), 1660-1664 (2015).
- Avraham, T., et al. Functional outcomes of virtually planned free fibula flap reconstruction of the mandible. Plastic and Reconstructive Surgery. 134 (628), 634 (2014).
- Sieira, G. R., et al. Surgical planning and microvascular reconstruction of the mandible with a fibular flap using computer-aided design, rapid prototype modeling, and precontoured titanium reconstruction plates: A prospective study. British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 53 (1), 49-55 (2015).
- Seruya, M., Fisher, M., Rodriguez, E. D. Computer-assisted versus conventional free fibula flap technique for craniofacial reconstruction: An outcomes comparison. Plastic and Reconstructive Surgery. 132 (5), 1219-1225 (2013).
- Metzler, P., et al. Three-dimensional virtual surgery accuracy for free fibula mandibular reconstruction: Planned versus actual results. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 72 (12), 2601-2604 (2014).
- Numajiri, T., et al. Using an in-house approach to CAD/CAM reconstruction of the maxilla. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 76 (6), 1361-1369 (2018).
- Bosc, R., et al. Mandibular reconstruction after cancer: An in-house approach to manufacturing cutting guides. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 46 (1), 24-29 (2017).
- Ganry, L., et al. Three-dimensional surgical modeling with an open-source software protocol: Study of precision and reproducibility in mandibular reconstruction with the fibula free flap. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 46 (8), 946-950 (2017).
- . InVesalius Available from: https://www.cti.gov.br/en/invesalius (2018)
- . Blender Available from: https://www.blender.org/ (2018)
- . Free3D Available from: https://free3d.com/3d-models/human (2018)
- . MakerBot Replicator+ Available from: https://www.makerbot.com/replicator/ (2018)
- . Artec Eva Lite Available from: https://www.artec3d.com/portable-3d-scanners/artec-eva-lite (2018)
- Guerrero-de-Mier, A., Espinosa, M. M., Dominguez, M. Bricking: A new slicing method to reduce warping. Procedia Engineering. 132, 126-131 (2015).
- Petropolis, C., Kozan, D., Sigurdson, L. Accuracy of medical models made by consumer-grade fused deposition modeling printers. Plastic Surgery. 23 (2), 91-94 (2015).
- Alsoufi, M. S., Elsayed, A. E. Warping deformation of desktop 3D printed parts manufactured by open source fused deposition modeling (FDM) system. International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering (IJMME) – International Journal of Engineering and Sciences (IJENS). 17 (4), 7-16 (2017).
- Maschio, F., Pandya, M., Olszewski, R. Experimental validation of plastic mandible models produced by a “low-cost” 3-dimensional fused deposition modeling printer. Medical Science Monitor. 22, 943-957 (2016).
- Rendon-Medina, M. A., Andrade-Delgado, L., Telich-Tarriba, J. E., Fuente-Del-Campo, A., Altamirano-Arcos, C. A. Dimensional error in rapid prototyping with open source software and low-cost 3D-printer. Plastic and Reconstructive Surgery – Global Open. 6 (1), 1646 (2018).
- Nizam, A., Gopal, R. N., Naing, L., et al. Dimensional accuracy of the skull models produced by rapid prototyping technology using stereolithography apparatus. Archives of Orofacial Sciences. 1, 60-66 (2006).
Cite This Article
Numajiri, T., Morita, D., Nakamura, H., Yamochi, R., Tsujiko, S., Sowa, Y. Designing CAD/CAM Surgical Guides for Maxillary Reconstruction Using an In-house Approach. J. Vis. Exp. (138), e58015, doi:10.3791/58015 (2018).