Traitement des déformations faciales à l’aide de la planification 3D et de l’impression d’implants spécifiques au patient

Summary

Au fur et à mesure que la technologie se développe et devient plus conviviale, la planification des opérations et des guides chirurgicaux spécifiques aux patients et des plaques de fixation devraient être effectuées par le chirurgien. Nous présentons un protocole pour la planification 3D des mouvements squelettiques orthognatiques et la planification et l’impression 3D des plaques de fixation patient-spécifiques et des guides chirurgicaux.

Abstract

Les progrès technologiques dans la planification chirurgicale et les implants spécifiques aux patients sont en constante évolution. On peut soit adopter la technologie pour obtenir de meilleurs résultats, même dans la main moins expérimentée, ou continuer sans elle. Au fur et à mesure que la technologie se développe et devient plus conviviale, nous croyons qu’il est temps de permettre au chirurgien d’avoir la possibilité de planifier ses opérations et de créer ses propres guides chirurgicaux et plaques de fixation spécifiques au patient lui permettant de contrôler pleinement le processus. Nous présentons ici un protocole pour la planification 3D de l’opération suivie de la planification 3D et l’impression des guides chirurgicaux et des implants de fixation spécifiques au patient. Au cours de ce processus, nous utilisons deux logiciels commerciaux de conception assistée par ordinateur (CAO). Nous utilisons également une imprimante de modélisation de dépôt fusionnée pour les guides chirurgicaux et une imprimante sélective de frittage laser pour les implants de fixation spécifiques au patient de titane. Le processus comprend l’acquisition d’imagerie par tomographie calculée (CT), la segmentation 3D du crâne et des os faciaux du CT, la planification 3D des opérations, la planification 3D de l’implant de fixation spécifique au patient en fonction de la position finale des os, la planification 3D des guides chirurgicaux pour effectuer une ostéotomie précise et la préparation de l’os pour les plaques de fixation, et l’impression 3D des guides chirurgicaux et les plaques de fixation spécifiques au patient. Les avantages de la méthode comprennent le contrôle total de la chirurgie, les ostéotomies et les plaques de fixation prévues, la réduction significative du prix, la réduction de la durée d’exploitation, des performances supérieures et des résultats très précis. Les limites comprennent la nécessité de maîtriser les programmes de CAO.

Introduction

L’impression 3D est une méthode additive basée sur le placement progressif de couches de différents matériaux, créant ainsi des objets 3D. Il a été développé à l’origine pour le prototypage rapide et a été introduit en 1984 par Charles Hull, qui est considéré comme l’inventeur de la méthode de stéréolithographie basée sur des couches solidifiantes de résine photopolymer¹. Les progrès technologiques dans la planification virtuelle des chirurgies et la planification et l’impression d’implants spécifiques aux patients sont en constante évolution. Les innovations se produisent à la fois dans le domaine du logiciel de conception assistée par ordinateur (CAD) et dans les technologies d’impression 3D². Simultanément aux développements technologiques, les logiciels et les imprimantes deviennent plus conviviaux. Cela réduit le temps nécessaire à la planification et à l’impression et permet au chirurgien de planifier ses opérations et de créer ses propres guides chirurgicaux spécifiques au patient et plaques de fixation dans un domaine qui était exclusivement le « terrain de jeu » d’un ingénieur. Ces développements permettent également aux chirurgiens et aux ingénieurs d’introduire de nouvelles applications et conceptions d’implants spécifiques au patient^3,4,5.

L’une de ces applications est la planification 3D des chirurgies orthognathiques suivies de la planification et de l’impression 3D de guides chirurgicaux et de plaques de fixation spécifiques au patient. Historiquement, des chirurgies orthognathiques ont été planifiées à l’aide d’articulateurs. Un arc facial a été utilisé pour enregistrer la relation de la mâchoire supérieure à l’articulation temporomandibulaire positionnant ainsi les moulages du patient dans l’articulateur. Plus tard, les mouvements chirurgicaux ont été exécutés sur les plâtres et une plaquette acrylique a été préparée pour aider avec le positionnement approprié des mâchoires pendant la chirurgie. Cette méthode a été utilisée pendant de nombreuses années et est encore utilisée de nos jours par la plupart, mais l’utilisation de la tomographie calculée de faisceau de cône (CT) avec des scanners intra-oraux et un logiciel CAO a permis une planification précise, épargnant le besoin de facebows ou de moulages et se déplaçant vers la création de plaquettes numériquement planifiées⁶. Cette méthode a réduit l’inexactitude de la manipulation manuelle et des mesures, mais avait encore des défauts, y compris l’utilisation de la mâchoire inférieure instable comme point de référence pour le positionnement de la mâchoire supérieure et le manque de contrôle sur le positionnement vertical de la mâchoire supérieure⁷. Ainsi, une nouvelle méthode a été introduite. Cette méthode est appelée la chirurgie “sans gaufrettes” et est basée sur le repositionnement des mâchoires anatomiquement à l’aide de guides de coupe chirurgicale et de fixation patient-spécifique plaques de titane⁸. Cette méthode résout les inconvénients de la méthode de plaquette numérique décrite précédemment. Nous allons décrire cette méthode, qui permet au chirurgien une liberté complète dans la planification de ces chirurgies d’une manière spécifique au patient, avec un minimum d’erreurs possibles et des inexactitudes. Cette méthode permet une chirurgie ” sans gaufrettes “, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire d’utiliser la mâchoire opposée comme référence pour repositionner les os, diminuant ainsi les inexactitudes dérivées de cette dépendance⁹.

Protocol

1. Repositionnement des mâchoires REMARQUE : Cette section est effectuée à l’aide du logiciel d’imagerie (c.-à-d. Dolphin). Chargez les os du visage image CT fichiers DICOM du patient (figure 1A) dans le logiciel en sélectionnant le bouton 3D sur la gauche et en cliquant sur Import New DICOM (Figure supplémentaire 1). Entrez le mode d’édition 3D en cliquant sur la 3D . <stro…

Representative Results

Pour observer l’utilisation clinique de la méthode, nous présentons un cas d’une femelle de 23 ans. Elle a souffert de l’hyperplasie condylar à un plus jeune âge dans la condyle droite ayant pour résultat l’asymétrie des deux mâchoires. La figure 1A montre la mâchoire supérieure rétrognathique et la mâchoire inférieure prognathique présentant les écarts entre les mâchoires. Dans la vue frontale, l’asymétrie sévère peut être observée comme détaillée à l’aide…

Discussion

La planification et l’impression 3D est l’une des méthodes les plus en évolution dans le domaine chirurgical. Ce n’est pas seulement un outil prometteur pour l’avenir, mais un outil pratique utilisé aujourd’hui pour des résultats chirurgicaux très précis et des solutions spécifiques aux patients. Il permet des résultats très précis et réduit la dépendance à l’expérience du chirurgien¹⁰. Il résout beaucoup des inconvénients des méthodes chirurgicales anciennes précéde…

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