علاج تشوهات الوجه باستخدام التخطيط ثلاثي الأبعاد وطباعة الغرسات الخاصة بالمريض

Summary

مع تطور التكنولوجيا وتصبح أكثر سهولة في الاستخدام ، يجب أن يقوم الجراح بتخطيط العمليات والأدلة الجراحية الخاصة بالمريض ولوحات التثبيت. نحن نقدم بروتوكولا للتخطيط ثلاثي الأبعاد لحركات الهيكل العظمي التقويمية والتخطيط ثلاثي الأبعاد والطباعة للوحات التثبيت الخاصة بالمريض والأدلة الجراحية.

Abstract

التقدم التكنولوجي في التخطيط الجراحي والغرسات الخاصة بالمريض تتطور باستمرار. يمكن للمرء أن يعتمد التكنولوجيا لتحقيق نتائج أفضل، حتى في اليد الأقل خبرة، أو الاستمرار بدونها. مع تطور التكنولوجيا وتصبح أكثر سهولة في الاستخدام ، نعتقد أن الوقت قد حان للسماح للجراح بخيار تخطيط عملياته وإنشاء أدلة جراحية خاصة به وأطباق التثبيت الخاصة به مما يسمح له بالتحكم الكامل في العملية. نقدم هنا بروتوكولًا للتخطيط ثلاثي الأبعاد للعملية يليه التخطيط ثلاثي الأبعاد وطباعة الأدلة الجراحية وغرسات التثبيت الخاصة بالمريض. خلال هذه العملية نستخدم اثنين من البرامج التجارية تصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD). كما نستخدم طابعة نمذجة ترسب منصهرة للأدلة الجراحية وطابعة ليزر انتقائية للتثبيت الخاص بالمريض التيتانيوم. وتشمل العملية التصوير المقطعي المحوسب (CT) اقتناء التصوير، وتجزئة 3D من الجمجمة وعظام الوجه من CT، والتخطيط ثلاثي الأبعاد للعمليات، والتخطيط ثلاثي الأبعاد لزرع التثبيت الخاص بالمريض وفقًا للموقف النهائي للعظام، والتخطيط ثلاثي الأبعاد للأدلة الجراحية لإجراء عملية استئصال العظام الدقيقة وإعداد العظام للوحات التثبيت، والطباعة ثلاثية الأبعاد للأدلة الجراحية ولوحات التثبيت الخاصة بالمريض. وتشمل مزايا هذه الطريقة السيطرة الكاملة على الجراحة، والعظام المخطط لها ولوحات التثبيت، وانخفاض كبير في السعر، وانخفاض في مدة العملية، والأداء المتفوق ونتائج دقيقة للغاية. وتشمل القيود الحاجة إلى إتقان برامج CAD.

Introduction

الطباعة ثلاثية الأبعاد هي طريقة مضافة تقوم على الموضع التدريجي للطبقات من مواد مختلفة ، وبالتالي إنشاء كائنات ثلاثية الأبعاد. تم تطويره في الأصل للطباعة الأولية السريعة وقدم في عام 1984 من قبل تشارلز هال، الذي يعتبر مخترع طريقة التصوير المجسمة القائمة على ترسيخ طبقات راتنج البوليمر الضوئي¹. التقدم التكنولوجي في التخطيط الافتراضي للعمليات الجراحية والتخطيط والطباعة من يزرع خاصة بالمريض تتطور باستمرار. تنشأ الابتكارات في مجال برامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) وفي تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد². بالتزامن مع التطورات في مجال التكنولوجيا ، والبرمجيات والطابعات تصبح أكثر سهولة في الاستخدام. وهذا يقصر الوقت اللازم للتخطيط والطباعة ويسمح للجراح بخيار التخطيط لعملياته وإنشاء أدلة جراحية خاصة به خاصة بالمريض ولوحات تثبيت في حقل كان "ملعبًا" للمهندس حصريًا. هذه التطورات تسمح أيضا للجراحين والمهندسين لإدخال تطبيقات جديدة وتصاميم من يزرع المريض محددة^3،4،5.

أحد هذه التطبيقات هو التخطيط ثلاثي الأبعاد للجراحات التقويمية يليه التخطيط ثلاثي الأبعاد وطباعة الأدلة الجراحية ولوحات التثبيت الخاصة بالمريض. تاريخيا، تم التخطيط لعمليات جراحية تقويم العظام باستخدام مفصلي. تم استخدام القوس للوجه لتسجيل علاقة الفك العلوي بالمفصل الصدغي وبالتالي وضع يلقي المريض في المفصل. في وقت لاحق ، تم إجراء الحركات الجراحية على المدلى بها وتم إعداد رقاقة الاكريليك للمساعدة في تحديد المواقع المناسبة للفكين أثناء الجراحة. وقد استخدمت هذه الطريقة لسنوات عديدة ولا تزال تستخدم في الوقت الحاضر من قبل معظم، ولكن استخدام شعاع مخروط التصوير المقطعي (CT) جنبا إلى جنب مع الماسحات الضوئية داخل الفم وبرنامج كندي يسمح للتخطيط الدقيق، وتجنيب الحاجة إلى الأقواس أو يلقي والتحرك نحو إنشاء رقائق المخطط ة رقميا⁶. قللت هذه الطريقة من عدم دقة التلاعب اليدوي والقياسات ولكن لا يزال لديها عيوب بما في ذلك استخدام الفك السفلي غير المستقر كنقطة مرجعية لتحديد موقع الفك العلوي وعدم التحكم في تحديد المواقع الرأسية للفك العلوي⁷. وهكذا، تم إدخال طريقة جديدة. وتسمى هذه الطريقة "الرقاقة" الجراحة وتقوم على إعادة وضع الفكين تشريحيا باستخدام أدلة القطع الجراحية وأجهزة التيتانيوم التثبيت الخاصة بالمريض⁸. يحل هذا الأسلوب عيوب أسلوب الرقاقة الرقمية الموضحة من قبل. سوف نصف هذه الطريقة، التي تسمح للجراح الحرية الكاملة في التخطيط لهذه العمليات الجراحية بطريقة خاصة بالمريض، مع الحد الأدنى من الأخطاء الممكنة وعدم الدقة. تسمح هذه الطريقة بإجراء عملية جراحية "بلا رقاقة"، مما يعني أنه لا توجد حاجة لاستخدام الفك المعارض كمرجع لإعادة وضع العظام، وبالتالي تقليل عدم الدقة المستمدة من هذا الاعتماد⁹.

Protocol

1. إعادة وضع الفكين

ملاحظة: يتم تنفيذ هذا القسم باستخدام برنامج التصوير (أي دولفين).

1. تحميل عظام الوجه CT صورة DICOM ملفات المريض(الشكل 1A)في البرنامج عن طريق اختيار زر 3D على اليسار والنقر على استيراد DICOM جديدة (الشكل التكميلي 1). أدخل وضع التحرير ثلاثي الأبعاد بالنقر فوق ثلاثي الأبعاد | تحرير.
2. توجيه الصورة ثلاثية الأبعاد باستخدام زر التوجيه على اليسار. إنشاء صورة بانورامية باستخدام زر بناء الأشعة السينية على اليسار(الشكل التكميلي 2).
3. انتقل إلى أدوات | التخطيط الجراحي التقويمي | بدء تشغيل جديد.
4. ضع الأجزاء في الصورة البانورامية. اقتصاص كل قطعة لاحتواء مساحة العظام المقابلة.
   ملاحظة: تكون مرحلة التنظيف مفيدة عندما يتم فرض قوس أسنان ممسوح ضوئيًا ومسح مقطعي لإنشاء رقاقة، للدقة. لا يشار إلى هذا في جراحة "بلا رقاقة" كما هو مبين هنا ، وبالتالي في هذه المرحلة يمكن للمرء تنظيف عيوب CT إذا كانت موجودة.
5. اختيار استئصال العظام المناسب للمريض على المقلاة اليسرى تحت العظام (مثل LeFort I ، انقسام الترهل ، إلخ). وضع علامة على الموقع الدقيق لخطوط استئصال العظام عن طريق تحريك الدوائر الصفراء(الشكل التكميلي 3).
   ملاحظة: من المهم للغاية أن نلاحظ قمم الجذر من الأسنان كما تقرر موقع استئصال العظام هنا سيكون واحد يؤديها في وقت لاحق على أساس الأدلة الجراحية. تجنب دائما الجذور والحفاظ على مسافة 5 ملم.
6. ضع علامة على معالم مختلفة من خلال النقر على الموقع الصحيح لكل معلم مقترح.
   ملاحظة: هذا مهم لأغراض القياسات والحركة في المراحل التالية.
7. إجراء حركات شرائح العظام. اسحب العظم إلى الموقع الصحيح، أو للدقة، انقر فوق الحق واختر حركات الإدخال باستخدام لوحة المفاتيح.
8. من أجل تتبع حركة المعالم الرئيسية، اضغط على زر علاج الخيارات على اليسار واختر إظهار جداول إزاحة وقياس المعلم.
   ملاحظة: في علامة التبويب التالية يمكن ملاحظة العملية المخطط ة تقريبًا(الشكل التكميلي 4).
9. تصدير ملفات stl من موقفين مختلفين من شرائح العظام، واحد في مرحلة ما قبل الجراحة وواحد في مرحلة ما بعد الجراحة، وذلك باستخدام شريط الشريحة على اليسار وشرائح التصدير في زر stl على اليسار.

2. إعداد لوحات التثبيت الخاصة بالمريض والأدلة الجراحية

ملاحظة: يتم تنفيذ هذا القسم باستخدام برنامج التصميم ثلاثي الأبعاد (أي Geomagic Freeform).

1. انقر على ملف | نموذج الاستيراد (الشكل التكميلي 5A)لاستيراد ملفات stl التي تم الحصول عليها من الخطوة 1.9 التي تبين موقف الفك العلوي والوجه الأوسط بعد استئصال العظام ولكن قبل إعادة وضع موضع في الموقف النهائي.
2. ابدأ بتخطيط لوحات التثبيت الخاصة بالمريض في الموضع النهائي للفك العلوي. في لوحة الأدوات على اليسار تحت فئة الطائرات، حدد إنشاء مستوى (الشكل التكميلي 6A). هنا سيتم تنفيذ التصميم الأولي لللوحات. حرك الطائرة بشكل يدوي بالتوازي مع العظم حيث سيتم وضع اللوحة.
3. تحت فئة رسم (الشكل التكميلي 6B)،واختيار شكل دائرة وإنشاء دوائر مع حجم مناسب للمسامير لاستخدامها في وقت لاحق. إنشاء دائرة ثانية حول السابق واحد 3 مم أكبر في القطر لتحديد لوحة التثبيت.
   ملاحظة: يتم تحديد حجم الدوائر استناداً إلى مجموعات التثبيت المستخدمة في كل معهد. يتم وضع الدوائر فوق وتحت استئصال العظام الجراحيالمخطط له (تقرر بالفعل في القسم 1).
4. مشروع التصميم من الطائرة إلى العظام. ضمن فئة المنحنيات (الشكل التكميلي 7)، استخدم أداة رسم المشروع واختر الدوائر التي سيتم نقلها من الطائرة إلى العظم.
5. لتوصيل الدوائر الخارجية لتصميم لوحة الحدود الخارجية، اختر تحت فئة المنحنيات أداة التقسيم وحدد الجزء من الدائرة الذي ستتم إزالته للسماح بالاتصال بالدوائر المجاورة. باستخدام خيار التحديد، اختر الجزء المحدد من الدائرة واحذفه. ضمن فئة المنحنيات، استخدم أداة منحنى الرسم وقم بتوصيل الدوائر الخارجية لإنشاء شكل خارجي مستمر لللوحة الخاصة بالمريض.
6. قبل إنشاء لوحة التثبيت، قم بتكرار الفك العلوي بالنقر فوق الحق وتحديد مكررة من قائمة الكائنات(الشكل التكميلي 7A). سيسمح هذا باستخدام الأداة المنطقية في المراحل التالية لإنشاء لوحة التثبيت.
7. ضمن فئة التفاصيل الطينية، استخدم النقش باستخدام أداة المنحنى. يؤدي ذلك إلى إنشاء حجم لوحة التثبيت استنادًا إلى المنحنيات المتوقعة مسبقًا. اختر منحنى الشكل الخارجي ثم ضع المؤشر على شكل دائرة داخل وعلى سطح اللوحة على شكل (لاحظ أنه يجب وضع المؤشر على الجانب ليتم نقشه). في الجزء السفلي، اختر معلمات الدالة، وبشكل رئيسي خيار المسافة الذي يتحكم في سماكة لوحة التثبيت المستقبلية.
8. فصل لوحة من الفك العلوي. في هذه المرحلة يتم تنفيذ الخيار المنطقية. اختيار الفك العلوي الأصلي، انقر فوق الحق من قائمة الكائن وانقر فوق منطقية | إزالة من | الفك العلوي مع لوحة.
9. لإنشاء ثقوب للمسامير، إما رسم مسامير / مسح لهم ومن ثم استخدام الخيار المنطقية أو استخدام أداة SubD. تحت فئة الأسطح الفرعية (الشكل التكميلي 8)،استخدم أداة قطع الأسلاك الفرعية لإنشاء قضبان متعامدة على اللوحة في حجم الثقوب المطلوبة، والتي يتم تنفيذها استنادًا إلى الدوائر التي تم إنشاؤها في الخطوة 2.3 الناشئة من الطائرة المتعامدة.
10. بعد ذلك، طرح قضبان من لوحة باستخدام المنطقية | إزالة من التقنية.
    ملاحظة: في هذه المرحلة لوحة التثبيت النهائي جاهز(الشكل التكميلي 9). يجب التخطيط للأدلة الجراحية المناسبة لـ استئصال العظام من أجل أن تناسب اللوحات بشكل مثالي.
11. لإنشاء الأدلة، وإعادة وضع الفك العلوي إلى موقعه الأصلي ولكن مع ثقوب المسمار ملحوظ في العظام وفقا للوحة التثبيت التي تم إنشاؤها في الموقف النهائي للفك (لاحظ الثقوب في منتصف الوجه لا تغيير الموقف كما يبقى منتصف الوجه في نفس الموقف).
    1. لتنفيذ ذلك، أعد موضع الفك مع المنحنيات للثقوب المستخدمة للوحة التثبيت النهائية إلى الموقع الأصلي للفك قبل الحركة. ضمن فئة تحديد/نقل الطين، استخدم خيار تسجيل القطع. اختيار المصدر (حركة ما بعد الفك العلوي) والهدف (الفك العلوي والوجه الأوسط قبل الحركة). استخدم عددكبير من النقاط الثابتة على كلا الكائنين للدقة في إعادة الموضع.
12. استناداً إلى الثقوب التي تم وضعها حديثاً إنشاء أدلة الجراحية بطريقة مماثلة كما هو موضح للوحات التثبيت (الخطوات 2.3-2.10).

النتائج

لمراقبة الاستخدام السريري لهذه الطريقة ، نقدم حالة أنثى تبلغ من العمر 23 عامًا. عانت من تضخم التنسج condylar في سن أصغر في condyle الحق مما أدى إلى عدم التماثل في كلا الفكين. ويبين الشكل 1A الفك العلوي الرجعي والفك السفلي prognathic التي تظهر التناقضات بين الفكين. في المنظر الأمامي ، يمكن ...

Discussion

التخطيط والطباعة ثلاثية الأبعاد هي واحدة من أسرع الطرق تطورا في المجال الجراحي. وهي ليست فقط أداة واعدة للمستقبل، ولكنها أداة عملية تستخدم في الوقت الحاضر للحصول على نتائج جراحية دقيقة للغاية وحلول خاصة بالمريض. فهو يسمح بنتائج دقيقة للغاية ويقلل من الاعتماد على تجربة الجراح^10.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
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