Ontwerpen van CAD/CAM chirurgische gidsen voor maxillaire wederopbouw met behulp van een In-house aanpak
Summary
Methoden voor het ontwerpen van een computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) chirurgische gids worden weergegeven. Knipvlakken zijn gescheiden, Verenigd en verdikt om de nodige bot overdracht gemakkelijk te visualiseren. Deze ontwerpen kunnen driedimensionaal zijn gedrukt en gecontroleerd op nauwkeurigheid.
Abstract
Computer-aided design/Computerondersteunde productie (CAD/CAM) wordt nu geëvalueerd als een voorbereidende techniek voor Aangezichtschirurgie. Omdat deze techniek duur en leverbaar in slechts beperkte gebieden van de wereld is, ontwikkelden we een roman CAD/CAM chirurgische gids met behulp van een eigen aanpak. Met behulp van de CAD-software, worden het gebied van de maxillaire resectie en knipvlakken fibular knipvlakken en de hoeken bepaald. Zodra de resectie gebied is besloten, worden de nodige gezichten geëxtraheerd met behulp van een Booleaanse modifier. Deze oppervlakkige gezichten zijn verenigd aan de oppervlakte van de botten en verdikte te stabiliseren van de lichamen. Niet alleen het snijden gidsen voor het kuitbeen en maxilla maar ook de regeling van de locatie van de overgedragen bot segmenten wordt gedefinieerd door een verdikking van de oppervlakkige gezichten. De CAD-ontwerpen wordt geregistreerd als .stl bestanden en ruimtelijk (3-D) afgedrukt als werkelijke chirurgische gidsen. Om te controleren van de nauwkeurigheid van de gidsen, wordt model operatie met behulp van 3-d-3-d bedrukt gezicht en fibular modellen uitgevoerd. Deze methoden kunnen worden gebruikt bij chirurgen waar commerciële gidsen zijn niet beschikbaar.
Introduction
Het gebruik van CAD/CAM technieken heeft recent toegenomen in dental en prothese werk. Na deze evolutie van CAD/CAM, zijn de osteocutaneous klep overdrachten met behulp van CAD/CAM nu gebruikt op het gebied van mandibulaire wederopbouw na een oncologische breed resectie van kwaadaardige tumoren1,2,3. Diverse bedrijven in de westerse landen begonnen te leveren en verkopen van een CAD/CAM snijden gids voor de regio van de onderkaak. Een CAD/CAM-reconstructie van de onderkaak wordt geacht te hebben een voordeel in termen van nauwkeurigheid4,5,6,7,8,9,10 ,11. Een nadeel is echter dat deze techniek in beperkte gebieden wereldwijd beschikbaar is en het is erg duur12. Dus, CAD/CAM wederopbouw voor maxillaire laesies is nog niet geworden populaire. Het aantal gevallen van maxillaire wederopbouw is lager dan die voor de onderkaak en commerciële gidsen zijn niet gebruikelijk.
Omdat commerciële maxillaire CAD/CAM gidsen niet in Japan verkocht worden, hebben we de CAD/CAM chirurgische gidsen met behulp van een in-house aanpak ontwikkeld. De klinische doeltreffendheid van de CAD/CAM-gidsen reeds gerapporteerde13,14,15,16,17,18,19, maar er is geen verslag over het ontwerpen van hen. Het doel van het onderhavige verslag is te tonen de CAD/CAM design methode met behulp van een goedkope in-house aanpak.
Protocol
Representative Results
Discussion
CAD/CAM wederopbouw wordt beschouwd als om bij te dragen tot de verwezenlijking van een nauwkeurige osteotomie lengte, breedte en hoek in snijden botten tijdens het gebruik van snijden gidsen4,5,6,7,8 ,9,10,11,12,</s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door JSPS KAKENHI Grant nummer JP17K11914.
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).
