Progettazione CAD/CAM di guide chirurgiche per ricostruzione mascellari utilizzando un approccio in-House

Metodi per la progettazione di una computer-aided design/computer aided manufacturing (CAD/CAM) guida chirurgica sono mostrati. Piani di taglio sono separati, Uniti e ispessiti per visualizzare facilmente il trasferimento di osso necessario. Questi disegni possono essere tridimensionali stampata e controllato per precisione.

Computer-aided design/computer-assistita produzione (CAD/CAM) sta ora valutando come tecnica preparativa per chirurgia maxillo-facciale. Poiché questa tecnica è costoso e disponibile in solo alcune aree del mondo, abbiamo sviluppato un romanzo guida chirurgica CAD/CAM, utilizzando un approccio in-House. Utilizzando il software di CAD, l'area di resezione mascellare e piani di taglio e i piani di taglio fibular e angoli sono determinati. Una volta l'area di resezione è deciso, le facce necessarie vengono estratti mediante un modificatore Boolean. Queste facce superficiali sono unite per adattarla alla superficie delle ossa e ispessita per stabilizzare i solidi. Non solo il taglio guide per il perone e la mascella superiore, ma anche la disposizione di posizione dei segmenti dell'osso trasferito è definita da ispessimento le facce superficiale. La progettazione CAD è registrata come file. STL e tridimensionale (3D) stampato come effettive guide chirurgiche. Per verificare la precisione delle guide, modello chirurgia utilizzando modelli 3-D-stampati facciali e fibular viene eseguita. Questi metodi possono essere utilizzati per aiutare i chirurghi dove guide commerciali non sono disponibili.

L'uso di tecniche CAD/CAM ha recentemente aumentato in odontoiatria e protesi. A seguito di questa evoluzione del CAD/CAM, i trasferimenti di falda osteocutaneous utilizzando CAD/CAM sono ora utilizzati nel campo della ricostruzione mandibular dopo un'ampia resezione oncologica di tumori maligni^1,2,3. Diverse aziende nei paesi occidentali hanno cominciato a fornire e vendere una guida di taglio CAD/CAM per la regione di mandibola. Una ricostruzione di CAD/CAM della mandibola è considerata di avere un vantaggio in termini di precisione^{4,5,6,7,8,9,10 ,11}. Tuttavia, uno svantaggio è che questa tecnica è disponibile in alcune aree in tutto il mondo ed è molto costoso¹². Così, ricostruzione di CAD/CAM per le lesioni mascellare non è ancora diventata popolare. Il numero dei casi di ricostruzione mascellari è inferiore a quella per la mandibola, e guide commerciali non sono comuni.

Perché commerciale guide di CAD/CAM mascellare non sono vendute in Giappone, abbiamo sviluppato guide chirurgiche CAD/CAM, utilizzando un approccio in-House. L'efficacia clinica delle guide CAD/CAM è già stato segnalato^{13,14,15,16,17,18,19}, ma non c'è nessun relazione di come progettarli. Lo scopo della presente relazione è quello di mostrare il metodo di progettazione CAD/CAM utilizzando un approccio in-House di basso costo.

Questo studio è stato approvato dal comitato di revisione istituzionale degli autori, e consenso scritto forme sono state completate da tutti i pazienti.

1. preparazione dei materiali

1. Utilizzare un personal computer, dati (CT) tomografici computati delle ossa facciali e del perone, software di conversione ad esempio InVesalius²⁰e tridimensionale (3D) software di CAD (ad es., frullatore²¹).
   Nota: Uno spessore massimo di sezioni di 1 mm di dati di CT è consigliato per un'accurata progettazione. Per la simulazione chirurgica effettiva, utilizzare i dati di CT del paziente. Per la ricerca, utilizzare dati 3D umano libero²².
2. Utilizzare una stampante 3D²³, viti, piastre di metallo e una piccola sega, per controllare non solo i disegni, ma anche oggetti reali e risultati.
   Nota: Il presente studio è sperimentale. Piastre metalliche, viti e una piccola sega può essere utilizzati per la chirurgia di modello. Invece di piastre di metallo, piastre di fissaggio di plastica possono essere anche stampati dalla stampante 3D, insieme con le guide chirurgiche.
3. Trasferire i dati di imaging di ossa facciali e di perone in dati 3D (formato. STL) utilizzando InVesalius²⁰.
   Nota: I dati CT essenzialmente viene registrati sotto forma di immagini bidimensionali (2D). Così, prima di utilizzare i dati 3-d, è necessario convertire i dati in dati 3D. Il software libero è sufficiente per questo scopo. Questa relazione non spiega come trasferire i dati in un file 3D; guide e video didattici sono disponibili altrove.
4. Importare ogni file. STL in Blender²¹.
   Nota: Software CAD accetta solitamente formato. STL-stile 3D. Al primo, maxillary e fibular. STL file devono essere aperto nello specifico software CAD importandoli.

2. design

1. Decidere sulla zona di rimozione dell'osso e consolidando un difetto osseo
   1. Decidere sulla zona di essere asportata.
      Nota: In questa chirurgia sperimentale simulazione, qualsiasi parte della mascella superiore può essere impostata come una zona asportata. Perché la ricostruzione dopo maxillectomy totale è difficile, solo una piccola parte della mascella superiore sarà una scelta per i principianti. In una regolazione clinica, i otorhinolaryngologists deciderà l'area secondo la regione cancerosa.
   2. Faccio un grande aereo e posizionarlo sul confine della zona per la rimozione in modalità oggetto (figure 1a e 1b). Seguire che inserendo un secondo aereo (figure 1b-1D) e continuare a farlo fino a quando gli aerei circondano l'intera area per la rimozione. Unire questi aerei in modalità oggetto.
   3. Selezionare i vertici di tutti questi aerei e collegarli a vicenda facendo bordi e facce (Figura 1e) in modalità di modifica per circondare le aree per la rimozione.
      Nota: I piani di asportazione dovrebbero essere copiati e mantenuti perché questi piani originali sono usati e scartati quando l'asportazione di solidificazione. Nello studio presente, copia di ogni piano e solido in ogni occasione è consigliata al fine di rendere possibile riutilizzarli.
   4. Sottrarre il solido resecabile dall'osso facciale utilizzando un modificatore Boolean in modalità di modifica. Ciò provoca un osso facciale rasato (Figura 1f), che è il modello di difetto maxillary.
2. Immissione di un osso perone
   1. Inserire una fibula difetto maxillary zona (Figura 2a). Posizionare piccoli cubi in due punti (8 cm distale della testa fibular e 5 cm prossimali da malleolo laterale) nel perone come marcatori (viola cubetti sono mostrati nella Figura 2).
      Nota: In situazioni cliniche, una fibula può essere utilizzata tra 8 cm dalla testa del perone distale e prossimale da malleolo laterale di 5 cm. Da questa marcatura, possiamo facilmente capire le aree che possono essere utilizzate.
   2. Link cubetti a perone come genitore impostazione in modalità oggetto.
   3. Posizionare piccoli cubi come marcatori in diversi punti nella lesione maxillary dove la ricostruzione è necessaria. Con questa marcatura, aumentare la visibilità dei punti di riproduzione necessaria.
   4. Montare il perone al margine anteriore dell'osso alveolare in modalità oggetto, se il perone viene inserito dalla linea mediana.
   5. Utilizzare il piano precedente l'osteotomia mascellare del midline come un primo piano di osteotomia fibular (Figura 2b).
   6. Posizionare un nuovo piano di osteotomia eventualmente in modalità oggetto (Figura 2c). Collegare questo nuovo aereo perone come un padre impostando.
      Nota: Impostando l'elemento padre di perone, orientazione relativa tra questo nuovo aereo di osteotomia e perone viene sempre mantenuta anche se il perone viene spostato in luoghi diversi. La zona del perone che è circondato da questi piani di due taglio diventa il primo blocco fibular.
   7. Copiare il perone e due aerei dell'osteotomia come genitore impostazione in modalità oggetto. Spostare questo copiato perone, che ha la prima area di blocco con due piani di taglio su entrambe le estremità, per la seconda area dove la ricostruzione è necessaria (Figura 2e) per pianificare il secondo blocco di perone.
   8. Posizionare il secondo piano di taglio con l'aggiunta di un nuovo piano in modalità oggetto.
      Nota: Il piano di primo e secondo taglio diventerà l'estremità del secondo blocco del perone. Se un terzo blocco è necessario, vengono aggiunte le procedure simili. La lunghezza appropriata dei vuoti tra i blocchi adiacenti fibular dovrebbe essere mantenuta.
      Nota: Il divario tra il primo e il secondo blocco è considerato essere la chiave per avere un osteotomy confortevole. Se questa distanza è vasta, l'osteotomia sarà facile a causa dello spazio di lavoro ampio, ma la lunghezza vascolare è un po' sprecata. Al contrario, se lo spazio è stretto, osteotomia diventa fastidioso, ma il secondo o terzo blocco può essere progettato eliminando i rifiuti dell'osso inutilizzato.
3. Progettare le guide di taglio fibular
   1. Visualizzare solo il perone e piani di taglio per la progettazione la Guida di taglio perone in modalità oggetto (Figura 3a).
   2. Rendere ogni piano di taglio più piccolo per occupare solo metà dell'area della sezione di taglio perone facendo scorrere i vertici lungo i bordi (figure 3b-3d) in modalità di modifica.
      Nota: Il lato di montaggio della Guida di taglio è la funzione laterale del perone. Poiché i vasi d'alimentazione si trovano nella funzione mediale, la guida non è progettata in funzione mediale.
   3. Unire due aerei delle estremità per costruire un solido in modalità oggetto (figure 4a-4e). Selezionare i vertici di tutti questi aerei e collegarli a vicenda facendo bordi e facce in modalità di modifica per formare un solido rettangolare.
   4. Sottrarre il perone da questo solido rettangolare utilizzando un modificatore Boolean (figure 5a-5C).
      Nota: La superficie di questa sottrazione si adatta completamente la funzione laterale del perone. Le stesse procedure si ripetono in ogni blocco fibular necessaria.
   5. Unire ogni solido sottratto in modalità oggetto.
   6. Posizionare un cubo vicino i solidi sottratti (Figura 5d). Estrusione di facce per rendere pilastri (figure 5e-5g). Unire questi pilastri per i solidi sottratti. Questa è la Guida di taglio fibular (figure 5 h-5j).
4. Guida di taglio di osteotomia per la mascella superiore
   Nota: Per tagliare la mascella superiore, non è necessario progettare la guida per ogni superficie di taglio, perché solo alcune aree sono per essere ricostruito usando il perone. Di solito, due guide di taglio, che coprono le aree degli zigomi con alveolare e laterale mediale, sono progettate.
   1. Preparare i piani mascellari e degli zigomi che erano la restante superficie originale dopo la rimozione del mascellare. Un margine di 1 cm di larghezza è sufficiente (Figura 6un).
   2. Estrudere le facce preparate al punto 2.4.1 per addensare l'aereo e li solidificarsi in modalità di modifica utilizzando il modificatore di solidificazione (Figura 6b).
   3. Elimina il solido ispessito sopra i piani di resezione, che sono state decise nel passaggio 2.1, su entrambe le estremità; Questo è come le guide di taglio mascellare sono progettate.
      Nota: Se la superficie è irregolare, una piccola area di montaggio è sufficiente. Se la superficie di montaggio è suscettibile di essere piatta, una grande area è necessario evitare qualsiasi slittamento della guida.
5. Guida di fissaggio per i segmenti fibular
   Nota: Fibular segmenti che devono essere trasferiti alla mascella superiore sono considerate accurate in dimensioni e lunghezza, ma la posizione del transfer può deviare liberamente se la Guida di fissaggio non viene utilizzata. Perone e ogni piano di taglio (come fatto nel passaggio 2.2) sono riutilizzati in questo segmento.
   1. Costruire ogni blocco fibular nel modificatore Boolean prendendo l'area di intersezione tra il perone e il solido con piani di taglio su entrambe le estremità (figure 7a e 7b) in modalità di modifica.
   2. Estrarre la metà della superficie di ciascun blocco fibular superficiale.
   3. Unire tutte queste superfici in modalità oggetto (Figura 7c).
   4. Eliminare le piccole facce in modalità di modifica utilizzando un coltello tagliato ( Figura 8a) per garantire gli spazi per il montaggio delle piastre di metallo.
   5. Addensare la superficie utilizzando un modificatore di solidificazione in modalità di modifica (figure 8b-8e).
      Nota: Un minimo di 2 – 3 mm di spessore è necessario stabilizzare la Guida di fissaggio ed evitare deformazioni. Se l'ala è progettata su entrambe le estremità, aiuterà la guida alla mascella superiore senza l'utilizzo di eventuali piastre di metallo.

3. stampa 3-d per la chirurgia di modello e Real guide

Nota: Lo scopo principale di questo rapporto è di mostrare il metodo di progettare guide chirurgiche; la procedura descritta di seguito non è necessaria se non è richiesta la stampa 3-d.

1. Esportare i disegni delle guide in formato. STL, che può essere 3-d stampato.
2. Stampare tutte le guide e le ossa.
   Nota: Nella stampa, zattere sono considerati a perturbare la liscia superficie di stampa e provocare una misura superficiale e povera frastagliata fino all'osso, quindi il piano che deve essere liscio deve essere puntato verso l'alto.
3. Eseguire l'intervento di modello come segue:
   1. Simile a vero e proprio intervento chirurgico, in forma del mascellare di taglio guida al modello facciale dell'osso prima (Figura 9una). Quindi, tagliare l'osso facciale insieme con il piano di taglio con una sega.
   2. Collegare la Guida di taglio fibular al modello dell'osso fibular e tagliatelo a pezzi (Figura 9b). Collegare i blocchi fibular per la Guida di fissazione (figure 9 c e d 9).
   3. Difficoltà questa guida di fissazione complessi per il difetto maxillary utilizzando viti e piastre (Figura 9e). Dopo aver sistemato i segmenti fibular alla mascella superiore nella zona dove la Guida di fissazione non allegare utilizzando viti e piastre, rimuovere la Guida di fissaggio. Questo completa la ricostruzione (Figura 9f).
4. Acquisire l'immagine 3-D-ricostruito e registrare in formato. STL utilizzando un scanner 3D²⁴.
5. Confrontare il file. STL post-modello chirurgia e la progettazione CAD ricostruito (Figura 10) mediante confronto software²⁵.
   Nota: Confrontando il disegno di ricostruzione virtuale e il modello di ricostruzione guidata, precisione effettivo viene calcolato. Perché la precisione del CAD/CAM è ottenuta all'interno di una deviazione di 2,5 mm nella ricostruzione mandibular¹⁰, una precisione simile dovrebbe essere necessaria in questo metodo. Se non è possibile ottenere la precisione richiesta, rifare il disegno virtuale.

Utilizzando la procedura qui presentata, l'area di resezione è stata determinata in primo luogo. Utilizzando software CAD, l'area di resezione è stato completamente circoscritto dai volti. Questa zona è stato sottratto l'osso facciale di un'operazione booleana. L'immagine del perone è stato disposto sul difetto e taglio fibular volti sono stati collocati nei punti appropriati ricostruiti. Facce di taglio tutto fibular erano legate al perone in un impostazione di padre. Questi volti sono stati resi più piccoli e sono Stati Uniti per rendere solidi. La fibula è stato sottratto da questi solidi e divenne poi le guide di taglio fibular. Le rimanenti superfici dell'osso facciale inoltre sono state ispessite; Questi sono diventato le guide di taglio mascellare. I lati superficiali dei segmenti fibular sono Uniti ed estratte per diventare una guida di fissaggio. Infine, la Guida di taglio fibular, la Guida di taglio mascellare e la Guida di fissazione fibular sono stati progettati nel frullatore. Questi disegni delle guide sono stati esportati in formato. STL. Sono diventati oggetti di vera plastica di stampa 3-d (figure 9a e 9b).

Modello ambulatorio è stato effettuato (figure 9 c-9f). Una guida di taglio mascellare Guida di taglio fibular erano completamente montato e le ossa facciali e modelli dell'osso fibular. I modelli di taglio con una sega e i risultati di fissaggio con viti e placche di titanio inoltre sono stati fatti. Dopo la fissazione, è stata determinata un'immagine 3-D-ricostruito il 3-d scanner²⁴. Il file. STL post-modello chirurgia e la progettazione CAD ricostruito sono stati confrontati in termini di precisione delle guide e procedure utilizzando confronto software²⁵. I dati dalla chirurgia modello sono mostrati nella Figura 10; la ricostruzione può essere eseguita circa all'interno di una deviazione di 2 mm.

Figura 1 : Decidere sulla zona di resezione mascellare. (a) l'originale ossa facciali. STL file viene importato in Blender. (b), il primo piano di taglio viene inserito nella lesione zigomatica. (c) il prossimo piano di taglio viene inserito. (d) il piano di taglio dell'area alveolare è anche impostato. gli aerei (e) il taglio devono essere Uniti e circondano completamente l'area di asportazione. (f) utilizzando un modificatore Boolean, l'area di maxillectomy viene sottratto dall'osso facciale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2 : Pianificazione del percorso dei segmenti fibular. (un) il fibular. STL file viene importato in Blender. La porzione distale del perone è al primo posto nell'area alveolare. (b) il taglio aereo viene copiato e legato al perone come un padre impostando. (c) secondo la preferenza del chirurgo, pianificazione, il successivo piano di taglio è collocato il perone. La zona fibular che è inserita tra questi due piani diventa il primo segmento fibular necessario. (d) per determinare la posizione del segmento successivo fibular, perone copiato viene inserito. I piani di taglio successivi vengono anche inseriti secondo il giudizio del chirurgo. (e) Infine, tre blocchi fibular sono progettati, come in questo esempio. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3 : Il vertice lungo il bordo di scivolamento. (un) tre coppie di piani di taglio sono legate al perone come un padre impostando. (b-d) Per ottenere un design guida appropriata, il vertice dell'aereo viene spostato lungo il bordo in modalità di modifica. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4 : Progettare la casella per preparazione rendere la Guida di taglio fibular. (un) questo piano di taglio è andando a ridurre la dimensione di diventare una dimensione di guida taglio appropriato. (b) la dimensione finale del piano di taglio viene evidenziato. (c) il taglio aereo è determinato facendo scorrere il vertice lungo il bordo, similmente alla Figura 3. (d) due piani di taglio sono Uniti con l'aggiunta del nuovo aereo in modalità oggetto. (e) Infine, gli aerei vengono aggiunti a circondare l'intera superficie in modalità di modifica. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5 : Fare la Guida di taglio fibular. (un) utilizzando le procedure illustrate in Figura 4, sono stati progettati tre caselle. (b) ogni scatola è condivisa dal perone utilizzando la sottrazione di un modificatore Boolean. superficie (c), l'opposto di ogni casella è completamente la stessa come la superficie fibular. (d) per fare pilastri, un cubo è collocato vicino i solidi sottratti. (e), A fronte di questo cubo viene estruso. (f) ripetendo questa estrusione, il pilastro principale è fatto. (g) con l'aggiunta di altri pilastri, sono fatti allegati per i solidi sottratti. (h) il pilastro e i solidi sottratti sono Uniti. (i e j) questa guida di taglio si adatta completamente alla superficie del perone. Ogni bordo diventa il piano di taglio, che guida la sega di taglio. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6 : Progettare la Guida di taglio mascellare. (a) le restanti superfici della mascella superiore e lo zygoma sono preparati appena adiacente alla zona di taglio. (b) questi aerei sono ispessiti per costruire il solido per adattarsi alle ossa zigomatiche e maxillary, utilizzando un modificatore di solidificazione in modalità di modifica. Il bordo di questo solido diventa il piano di taglio sega dell'osso. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 7 : Togliere il piano di trasferimento. (a) ogni segmento fibular è separato mediante l'intersezione di un modificatore Boolean. (b) In questo caso, ricostruzione alveolare è data priorità sopra la prominenza degli zigomi. (c) ogni faccia superficiale è raccolti e Unito per preparare per la costruzione della Guida fissazione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 8 : Progettare la Guida di fissazione dei segmenti fibular. (un) utilizzando uno strumento di coltello, le linee sono progettate per la superficie superficiale. (b), una piccola finestra fatta eliminando i vertici e facce. Questa finestra viene utilizzata per la fissazione del piatto di titanio. (c) dopo aver effettuato diverse finestre, la superficie superficiale è ispessita utilizzando un modificatore di solidificazione. (d ed e) viene visualizzata solo la Guida di fissaggio. Su entrambe le estremità, le ali vengono aggiunti alla difficoltà di questa guida per le resto ossa facciali. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 9 : Modello chirurgia. (un) può essere realizzato utilizzando una stampante 3D, le ossa facciali, osso fibular e guide chirurgiche. Guida (b) il taglio è esaminato per adattarsi completamente al perone. (c e d) i segmenti fibular che sono stati tagliati utilizzando la Guida di taglio sono impostati per la Guida di fissaggio. La Guida di fissazione completamente può adattarsi ai segmenti di taglio. (e e f) usando le viti ed i piatti di titanio, fibular segmenti vengono trasferiti alla mascella superiore. Dopo aver rimosso la Guida di fissaggio, viti e piastre aggiuntive vengono aggiunti per una fissazione più forte. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 10 : Confrontando il modello per il piano. Il modello post-operatorio è 3D scansionato e rispetto al piano virtuale. La scala (millimetro) indica la distanza di deviazione dal piano virtuale. Le ossa trasferite hanno principalmente una deviazione bassa (verde), mentre le piastre di fissaggio in metallo hanno una deviazione superiore (rossa). Tuttavia, la deviazione è in gran parte di sotto di 2 mm. Questa immagine è diversa dall'esempio illustrato nella Figura 9. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Ricostruzione di CAD/CAM è considerata di contribuire al conseguimento di un'osteotomia accurata lunghezza, larghezza e angolo nelle ossa di taglio durante l'utilizzo di taglio guide^{4,5,6,7,8 ,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19}. Il regime trasferito delle ossa sono considerato anche accurate utilizzando una guida di fissaggio¹¹. Perché l'ordine, processo, piano di taglio e piano di disposizione sono già decisa prima dell'intervento effettivo, risparmio di tempo è un altro vantaggio^2,12,13,14.

Inoltre, oltre a questi vantaggi teorici, un punto di forza della tecnica CAD/CAM è che a causa delle guide chirurgiche, qualsiasi chirurgo può tagliare nello stesso posto allo stesso modo, quindi standardizzare la tecnica. Se le guide sono molto accurate, è possibile che ogni chirurgo può ottenere risultati ricostruzione accurata, piuttosto che utilizzando un approccio di mano libera dove i risultati sono piuttosto dipende dalla competenza. Perché questa tecnica CAD/CAM è emerso di recente, rapporti simili a questo sono pochi. Guide commerciali sono disponibili nei paesi occidentali; Tuttavia, metodi di progettazione non sono aperti al pubblico. Poiché questo metodo di progettazione è nuovo, ci aspettiamo di essere sviluppato e diffuso ampiamente in futuro.

Questo approccio di CAD/CAM in-House non sempre dimostrare la superiorità. Un problema clinico è che questa tecnica diventa inutile quando i dati di esame di CT non sono fatta di fette sottili e fini o si ottiene appena prima della chirurgia, e il chirurgo non decide sulla zona di resezione rapidamente o improvvisamente cambia la zona di resezione intra-attivo.

Un problema di fabbricazione di progettazione è che, se il progettista non ha sufficiente esperienza per vedere e imparare la procedura chirurgica, non è possibile ottenere un design appropriato Guida chirurgica. Dopo tutto, in quella situazione, il progettista non sa quale spazio esatto il chirurgo reale renderebbe per poter essere liberi di oggetti in ogni situazione chirurgica.

Come un problema di costi, una stampante 3D è necessaria per un principiante progettista creare disegni di prova-e-errore per materializzare le guide effettive. Dopo essere diventato un designer ben sperimentato, la materializzazione del design non è più indispensabile. Per fortuna, computer e stampanti 3-d sono sempre meno costosi, che significa che possiamo progettare e produrre guide chirurgiche in modo indipendente senza dover fare affidamento sui servizi delle aziende costosi. Uno svantaggio è che non possiamo ancora le piastre di metallo utilizzate per la fissazione di stampa 3-d. La plastica è il materiale principale che possiamo utilizzare per la stampa 3D. Così, noi dobbiamo pre-curvatura le piastre di metallo prima della chirurgia. Come poco costoso stampanti 3-d che possono maneggiare metalli sono tenute a entrare in uso in futuro, piastre di fissaggio possono essere progettati anche quindi, e tutte le procedure saranno meno dipendente dalle tecniche a mano libera.

Deposizione fusa modellazione (FDM) è una delle tecnologie di stampa 3D più utilizzate. Oggetti 3D sono costruiti mediante l'estrusione di polimeri termoplastici attraverso un ugello. Quando i materiali termoplastici a freddi, tensioni interne possono generare deformazioni (orditura)²⁶. Acrilonitrile butadiene stirene (ABS) e l'acido polilattico (PLA) sono le plastiche predominante utilizzate per filamenti termoplastici. Petropolis et al. ⁷ detto che, poiché ABS mandibola modelli sono particolarmente inclini a orditura, plastiche in ABS sono meno ideale per modelli chirurgici se confrontato con PLA. Materie plastiche sia ABS e PLA sono gas sterilizzabili e sufficientemente rigide per servire come un modello²⁷. Confrontato con ABS, PLA è meno flessibile con una bassa temperatura di fusione. Così, abbiamo usato il PLA e un metodo di sterilizzazione a bassa temperatura del plasma inferiore a 45 ° C in una situazione clinica. Poiché la temperatura di vetro del PLA abbiamo usato è 60 ° C, non abbiamo usufruito o sterilizzazione in autoclave (121 ° C circa) o sterilizzazione a ossido di etilene gas (circa 60 ° C).

Orditura di deformazione rimane una possibilità. Tuttavia, i rapporti precedenti convalidato l'accuratezza dei modelli di FDM-stampato nel campo della chirurgia maxillo-facciale²⁸. Diversi articoli usato uno studio comparativo della mandibola umana asciutta e replica FDM-stampato utilizzando i dati acquisiti di CT. Questi studi hanno mostrato che il consumatore-tipo FDM-stampato modelli hanno una precisione accettabile, simile ai risultati industriali selettiva laser sinterizzazione (SLS) stampanti^27,29,30. Nizam et al. ¹ ha sostenuto che la qualità della scansione CT è anche uno dei principali fattori determinanti di errori dimensionali, a fianco della macchina di prototipazione rapida.

Anche se le guide di precisione sono progettate virtualmente, le guide stampate a volte non rientrano i modelli pre-operatoria chirurgica dell'osso. Abbiamo considerato ci siano due ragioni per questo.

1. la forma ossea superficiale della zona dove la guida è progettata per essere collegato è troppo piatta per essere agganciato (soprattutto mascella superiore). Se queste superfici sono lisce e non irregolare, la superficie di guida è incline a diventare scivoloso e ha una possibilità di mis-raccordo per la zona ossea sbagliata. Per evitare questa situazione, l'area associata dovrebbe essere progettato più ampio e più vasto per catturare la zona ossea esatta. Allo stesso tempo, se l'area associata diventa più grande, la zona minata diventa più grande, che si traduce in una più ampia cicatrice.

2. d'altra parte, la guida chirurgica plastica è anche difficile per adattarsi se la forma di questa superficie è troppo irregolare e complicati. Perché una superficie ruvida con molti piccoli processi delle guide CAD/CAM induce la resistenza di attrito quando collegato all'osso, eccessivamente winded e superfici di guida complicati sono anche inclini a mis-fit nel posto sbagliato. Per evitare queste situazioni, prova-e-errore stampa e modello chirurgia prima dell'effettivo intervento sono necessari. Di conseguenza, la stampa 3D di outsourcing non è raccomandato.

Infine, anche se la guida era in grado di adattarsi in chirurgia il modello, quando non si adatta in situazioni cliniche, dovrebbe essere considerato una sorta di guida di riferimento. Questo è simile a quando guide commerciali non si adattano. Decisioni definitive in chirurgia reale dovrebbero essere fatta base sul riconoscimento di estetica viso e occlusione dal chirurgo, non dalla guida.

Anche se il costo apparente sembra essere più economico utilizzando l'approccio di CAD/CAM in-House rispetto ad approcci commerciali, il costo, che comprende il lavoro volontario del chirurgo e i tempi di progettazione e stampa, reale è sempre sottovalutato o trascurato. Tuttavia, anche se guide commerciali diventano più economiche, questo approccio in-House ha ancora un vantaggio unico, che è che i chirurghi possono direttamente e facilmente eseguire ricostruzioni trial-and-error in una simulazione virtuale e realizzare il rapporto di posizione tra le ossa facciali e i segmenti fibular.

Il design delle guide è limitato al tessuto duro come l'osso in questo rapporto. Tuttavia, guide chirurgiche possono essere progettate per i tessuti molli taglio e fissaggio come tessuti di grasso o muscolare. Guide sono considerate essere applicabile in interventi chirurgici ai fini dell'esecuzione di ricostruzione strutturale 3D utilizzando tessuti molli. Guide di fissaggio saranno progettate per ricostruzioni del seno presto dopo la chirurgia ablativa del cancro in un rimodellamento ottimale del tessuto adiposo trasferito dall'addome al seno.

In conclusione, utilizzando un approccio in-House, guide chirurgiche CAD/CAM possono essere progettate e stampate in un ospedale. Oltre a utilizzare un'accurata ricostruzione di CAD/CAM, queste tecniche possono essere utilizzate anche dai chirurghi che vivono fuori dalle regioni dove sono disponibili guide commerciali. Questa tecnica è un'opzione per ricostruzioni mascellari.

Gli autori non hanno nulla da dichiarare.

Questo lavoro è stato parzialmente supportato da JSP KAKENHI Grant numero JP17K11914.