Modello di stampa 3D della vertebra lombare specifica di un paziente

Riepilogo

Questo studio mira a creare un modello stampato in 3D di una vertebra lombare specifica del paziente, che contiene sia la vertebra che i modelli del nervo spinale fusi dalla tomografia computerizzata ad alta risoluzione (HRCT) e dai dati MRI-Dixon.

Abstract

La rizotomia dorsale selettiva (SDR) è un'operazione difficile, rischiosa e sofisticata, in cui una laminectomia non solo dovrebbe esporre un adeguato campo visivo chirurgico, ma anche proteggere i nervi spinali del paziente dalle lesioni. I modelli digitali svolgono un ruolo importante nel pre e intra-intervento dell'SDR, perché non solo possono rendere i medici più familiari con la struttura anatomica del sito chirurgico, ma anche fornire precise coordinate di navigazione chirurgica per il manipolatore. Questo studio mira a creare un modello digitale 3D di una vertebra lombare specifica del paziente che può essere utilizzata per la pianificazione, la navigazione chirurgica e l'addestramento dell'operazione SDR. Il modello di stampa 3D è anche prodotto per un lavoro più efficace durante questi processi.

I modelli digitali ortopedici tradizionali si basano quasi interamente sui dati della tomografia computerizzata (TC), che è meno sensibile ai tessuti molli. La fusione della struttura ossea dalla TC e della struttura neurale dalla risonanza magnetica (MRI) è l'elemento chiave per la ricostruzione del modello in questo studio. Il modello digitale 3D specifico del paziente viene ricostruito per l'aspetto reale dell'area chirurgica e mostra la misurazione accurata delle distanze interstrutturali e della segmentazione regionale, che può aiutare efficacemente nella pianificazione preoperatoria e nella formazione dei DSP. Il materiale trasparente della struttura ossea del modello stampato in 3D consente ai chirurghi di distinguere chiaramente la relazione relativa tra il nervo spinale e la placca vertebrale del segmento operato, migliorando la loro comprensione anatomica e il senso spaziale della struttura. I vantaggi del modello digitale 3D individualizzato e la sua accurata relazione tra le strutture nervose e ossee rendono questo metodo una buona scelta per la pianificazione preoperatoria della chirurgia SDR.

Introduzione

La paralisi cerebrale spastica colpisce oltre la metà di tutti i bambini con paralisi cerebrale¹, portando a contratture tendinee, sviluppo scheletrico anormale e diminuzione della mobilità, con un notevole impatto sulla qualità della vita dei bambini affetti². Come principale metodo chirurgico per il trattamento della paralisi cerebrale spastica, la rizotomia dorsale selettiva (SDR) è stata pienamente convalidata e raccomandata da molti paesi ^3,4. Tuttavia, la natura complessa e ad alto rischio della chirurgia SDR, compreso il taglio preciso della lamina, il pos....

Protocollo

Tutti i dati provengono dal paziente clinico, la cui operazione SDR è stata effettuata presso l'ospedale BJ Dongzhimen. Il protocollo segue le linee guida ed è stato approvato dal comitato etico di ricerca dell'ospedale Dongzhimen.

NOTA: l'intera mappa del protocollo di ricostruzione del modello è illustrata nella Figura 1. I dati della tomografia computerizzata ad alta risoluzione (HRCT) e i dati Dixon sono materie prime per la modellazione; quindi, la creazione del modello 3D consiste nella registrazione e nella fusione delle immagini. Il modello digitale 3D finale viene stampato con la tecnologia PolyJet, un....

Risultati

Sulla base dei dati di fusione delle immagini TC / MRI lombari nei bambini con paralisi cerebrale, abbiamo creato un modello rappresentativo della colonna lombare combinata con i nervi spinali. Il filtraggio passa-alto è stato utilizzato per estrarre il segnale elevato nell'intervallo di valori CT di 190-1.656 dalla HRCT, in modo da ottenere la ricostruzione della struttura ossea della colonna lombare nell'area operativa. Le strutture nervose spinali sono state ricostruite mediante il filtraggio passa-alto delle sequenz.......

Discussione

Questo studio fornisce un flusso di lavoro per stabilire un modello di stampa 3D preoperatoria della colonna lombare in pazienti con paralisi cerebrale, con l'obiettivo di facilitare la pianificazione preoperatoria per la chirurgia SDR e migliorare l'allenamento anatomico basato sul modello specifico del paziente. Lo studio mira a stabilire un modello stampato in 3D altamente affidabile che dimostri accuratamente le strutture vertebrali e nervose lombari del paziente. Misurando la posizione della lamina e del nervo spina.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
J55 Prime 3D-Printer	Stratasys	J55 Prime	Manufacturing the model
MATLAB	MathWorks	2022B	Computing and visualization
Mimics	Materialise	Mimics Research V20	Model format transformation
Tools for volum fusion	Intelligent Entropy	VolumeFusion V1.0	Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for CT/MRI fusion