Modelo de guia de impressão tridimensional assistida Vertebroplastia Percutânea (PVP)

Resumo

Nisto, nós apresentamos um molde tridimensional do guia da impressão para vertebraplasty percutaneous. Um paciente com uma fratura da compressão T11 vertebral foi selecionado como um estudo de caso.

Resumo

A Vertebroplastia Percutânea (PVP) é considerada um tratamento efetivo para a dor nas costas causada por fratura de compressão vertebral osteoporótica. A precisão do PVP depende principalmente da experiência dos cirurgiões e de múltiplos fluoroscópios durante um procedimento tradicional. Complicações relacionadas à punção foram relatadas em todo o mundo. Para tornar o procedimento cirúrgico mais preciso e diminuir a taxa de complicações relacionadas à punção, nossa equipe aplicou um modelo de guia de impressão tridimensional para PVP para modificar o procedimento tradicional. Este protocolo introduz como modelar os dados da imagem latente das vértebras do alvo DICOM em três dimensões no software, como simular a operação neste modelo 3-D, e como usar todos os dados cirúrgicos para reconstruir um molde específico paciente para a aplicação. Usando este modelo, os cirurgiões podem identificar pontos de punção adequados com precisão para melhorar a precisão da operação. Todo o protocolo inclui: 1) diagnóstico da fratura por compressão vertebral osteoporótica; 2) aquisição de tomografia computadorizada da vértebra alvo; 3) simulação da operação no software; 4) projeto e fabricação do molde do guia da impressão 3-D; e 5) aplicação do modelo em um procedimento de operação.

Introdução

Como a fratura a mais comum do tipo entre todos os tipos de fraturas osteoporóticas, a fratura de compressão vertebral osteoporóticas (ovcf) é altamente a respeito do problema clínico hoje em dia. Como as diretrizes atuais recomendam, a Vertebroplastia Percutânea é um dos métodos minimamente invasivos mais efetivos para tratar clinicamente as fraturas de compressão vertebral osteoporóticas¹.

Tradicionalmente, os cirurgiões realizam Vertebroplastia Percutânea guiada por um fluoroscópio C-ARM para tratar uma fratura de compressão vertebral para restaurar o corpo vertebral comprimido e aliviar a dor no estágio inicial². Mesmo cirurgiões experientes cometem erros na confirmação de pontos de punção adequados, simplesmente confiando em sua experiência pessoal. Esta operação pode causar algumas complicações relacionadas à punção (por exemplo, vazamento de cimento em tecidos circundantes, lesão da raiz nervosa, hematoma intra-espinhal, etc.^3,4,5); Além disso, quase 50% dos pacientes apresentam complicações locais do PVP tradicional com 95% das complicações provenientes do vazamento de cimento no tecido circundante ou embolização das veias paravertebrais⁶. Com o surgimento da cirurgia de precisão, um modelo de guia de impressão 3-D tem sido usado em muitas operações de cirurgia da coluna vertebral⁷ porque pode aumentar a precisão processual, diminuindo as dificuldades e minimizando os riscos operacionais. Aqui, aplicamos um modelo de guia de impressão 3-D no PVP para tornar o procedimento cirúrgico mais preciso e diminuir a taxa de complicações relacionadas à punção. Comparado com o método tradicional, as operações assistidas pelo modelo de guia de impressão 3D têm 1) maior precisão da punção cirúrgica, 2) minimizaram a exposição à radiação durante a operação, 3) encurtaram o tempo de procedimento cirúrgico e 4) diminuíram a probabilidade de complicações relacionadas à punção.

Protocolo

O presente estudo foi aprovado pelo Comitê de ética do Beijing Friendship hospital capital Medical University.

1. diagnóstico da fratura por compressão vertebral osteoporótica (OVCF) por fluoroscopia radiográfica, ressonância magnética (RM), cintilografia óssea e sintomas

1. Identificar os pacientes que têm ovcf por pacientes mais velhos com dor nas costas, sensibilidade no processo espinhoso, músculos do paraspinal na parte traseira, etc.
2. Use a fluoroscopia de raio X posterioanterior para verificar se o paciente tem fratura de compressão vertebral.
3. Use um MRI ao diagnóstico se um paciente tem uma fratura de compressão vertebral recentemente do início, e determine as vértebras comprimidas alvo. Para pacientes que não podem sofrer a RM, use a cintilografia óssea.
4. Encomende o tratamento PVP para o paciente que tem uma fratura de compressão vertebral aguda e registra o escore da escala visual analógica (EVA) e o índice de incapacidade de Oawestry (ODI)⁸.
   Nota: existem alguns critérios para inclusão: 1) vértebra fratura do paciente se ter história de um trauma de baixa energia ou não; 2) nenhuma história ou evidência de doença óssea metabólica ou câncer; 3) escore de VAS ≥ 7; 4) diagnóstico como fratura vertebral por radiografia, RM ou cintilografia óssea.

2. localização pré-operatória da vértebra alvo

1. Antes da operação, conduza o tomography de computador propenso no paciente com os três marcadores radiopaque coloc no Midline da pele traseira do paciente a nível vertebral comprimido. Ao pressionar a parte a mais dolorosa, confirme a área do alvo pela fluoroscopia do raio x e por um exame físico na parte traseira do paciente.
2. Antes da varredura propensa do tomography de computador, põr um gradienter na parte traseira do paciente apenas inferior aos marcadores fixos. Grave a posição do corpo do paciente e depois retire-a. Tenha o paciente permanecer na mesma posição durante a cirurgia.
3. Salve as imagens de TC (1 mm de espessura da camada de digitalização, espaçamento de camada de 1 mm e 90 fatias (digitalização convencional) ou 400 fatias (digitalização de fatia fina) em um formato DICOM. Coloque uma almofada de algodão na parte de trás do paciente para garantir que os marcadores permanecem até a operação.

3. simulando o procedimento de Vertebroplastia Percutânea no software de computador

1. Exporte as imagens do CT no formato de DICOM no software de processamento da imagem latente médica (por exemplo, MIMICS) e selecione as fatias do alvo para reconstruir a vértebra comprimida.
2. Selecione segmentação de limite para ajustar o intervalo de limiar para a vértebra de destino de 125-3071h e criar uma máscara. Pressione duplicar máscara para fazer duas máscaras: máscara a e máscara B.
3. Clique em Editar máscara para apagar a vértebra alvo na máscara a. Em seguida, clique em operações booleanas para formar uma nova máscara C usando a máscara B para menos máscara a. Pressione calcular 3D da máscara para reconstruir a vértebra alvo.
4. Simule PVP através de uma abordagem transpedicular bilateral no software. Primeiro, defina o cilindro Medcad no software como o modelo de agulha de punção. Definir os cilindros como o mesmo comprimento e raio como a agulha de punção (um comprimento de 125 mm e um raio de 1,25 mm).
5. Simule o ponto de entrada, o ângulo de entrada (ângulo de inclinação da cabeça e orientação do ângulo de abdução) e a profundidade da agulha de punção para um PVP real com as vistas 3-D da vértebra alvo.
6. Ajuste as agulhas de punção na posição ideal utilizando a função mover e girar . Mantenha trajetórias da agulha consistentes com estes princípios: 1) as agulhas da punctura podem extrapolar através do pedículo, preferivelmente em sua metade superior; 2) a posição ideal das pontas está no ponto dentro do terço anterior do corpo vertebral na vista lateral.

4. molde tridimensional do guia da impressão

1. Salve todos os dados do modelo 3D e envie-o no formato MCS para uma empresa de impressão tridimensional.
2. Converta dados de formato MCS em um formato STL e projete o modelo usando software. Reconstruir a base, que deve agarrar-se à pele traseira do paciente, reconstruir o canal da trajetória de acordo com todos os parâmetros, incluindo pontos de entrada da pele, ângulos de entrada e a profundidade da trajetória das duas agulhas, imprima dois mesmos moldes para fora para a operação .
   Nota: o modelo do guia é feito do ácido polilático, que pode ser sterilized e pela desinfecção do vapor da baixa temperatura.

5. aplicando o modelo de guia tridimensional de impressão para ajudar a operação PVP real

1. Faça a mentira paciente inclinada na tabela da operação como para a exploração do CT de acordo com o registro do gradienter. Meça a distância dos três marcadores radiopacos e desenhe o contorno dos três marcadores para corresponder ao modelo com o local de destino.
2. Combine um modelo de capa junto com o contorno da pele. Insira e pressione dois cotonetes através das trajetórias da agulha no modelo para marcar os pontos de inserção na pele. Em seguida, remova o modelo e desenhe os pontos como o ponto A e B.
3. Remova o modelo e desinfete a pele. Drape a área e põr as pontas de duas agulhas da punctura nos pontos de inserção (ponto A e B). Em seguida, use a visão ântero-posterior da fluoroscopia do braço C para confirmar se os pontos de punção determinados pelo modelo são viáveis.
4. Dê a anestesia local do paciente injetando uma mistura de 5 mL de lidocaína a 1% e 1% de ropavicaína em cada ponto de punção. Fixar outro modelo esterilizado na parte de trás do paciente por película esterilizada.
5. Bata as duas agulhas na vértebra alvo ligeiramente através de inserções através dos cilindros orientadores do modelo. Verifique com o fluoroscópio do C-braço que as trajetórias são apropriadas para a inserção. Certifique-se de que a pontuação está dentro dos pedículos e, em seguida, toque nas agulhas para avançar ainda mais até o final da trajetória.
6. Quando as agulhas inteiras são inseridas completamente nos cilindros de guiamento, verifique com o fluoroscópio do C-braço que as pontas da agulha alcangaram sua posição ideal.
7. Injete o cimento ósseo no corpo vertebral através das agulhas. Injete 2 mL de cimento ósseo através de cada trajetória para um total de 4 mL de cimento ósseo para a vértebra.
8. Por fim, use a fluoroscopia para verificar a distribuição do cimento ósseo dentro do corpo vertebral por meio de vistas ântero-posteriores e laterais. Costurar as inserções.

Resultados

A aquisição de imagens tomográficas e a modelagem digital foram realizadas no hospital, enquanto a impressão 3-D foi realizada em uma empresa de impressão 3D. Trinta minutos foram necessários para reconstruir o modelo 3-D das imagens de TC para a impressão 3D, e a empresa de impressão 3-D precisava de cerca de 6 horas para imprimir 2 modelos de guia e enviar para o hospital.

As imagens de pré-operação da vértebra-alv...

Discussão

A Vertebroplastia Percutânea (PVP) é considerada um dos melhores métodos para tratar a fratura de compressão vertebral osteoporótica⁹ devido a algumas vantagens distintas: é minimamente invasiva; Há menos sangramento, e a recuperação é rápida. O PVP tradicional é guiado principalmente por um fluoroscópio C-ARM que requer fluoroscopia repetida para determinar pontos de punção seguros e ideais, ângulos de punção e orientações, o que aumenta a dosagem de radiação intraoperatóri...

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
X-ray machine	Company Philips		machine
Magnetic resonance image machine	Company GE		machine
computer tomography	Company GE		machine
HORI 3D printing machine	Company of Beijing Huitianwei Technology co. ltd.		machine
Geomagic Design X	3D Systems Company		software
Materialise Interactive Medical Image Control System	Materialise Company		software
VertePort needle	Stryker Company		operation appliance
Spineplex	Stryker Company		operation appliance
Percutaneous Cement Delivery System	Stryker Company		operation appliance
Spirit Level Plus	IOS App store		gradientor