Name: three-dimensional printing guide template assisted percutaneous vertebroplasty (pvp)
Uploaded: 2019-10-17T12:30:00
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Lo studio è stato finanziato dalla Commissione Per la Scienza e la Tecnologia Municipale di Pechino (N. 181100001718078), Cina.

Il presente studio è stato approvato dal comitato etico dell'Ospedale dell'Amicizia di Pechino Capital Medical University.
1. Diagnosi della frattura osteoporotica di compressione vertebrale (OVCF) mediante fluoroscopia a raggi X, immagine a risonanza magnetica (RM), scintigrafia ossea e sintomi
<ol><li>Identificare i pazienti che hanno OVCF da pazienti più anziani con mal di schiena, tenerezza nel processo spinoso, muscoli paraspinali alla schiena, ecc.</li>
	<li>Utilizzare la fluoroscopi...

<ol>
	<li>Orthopaedic Society of the Chinese Medical Association. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+for+the+diagnosis+and+treatment+of+osteoporotic+fractures.">Guidelines for the diagnosis and treatment of osteoporotic fractures.</a> Chinese Journal of Orthopaedics. 37 (1), 1-10 (2017).</li><li>Yi, H. J., Jeong, J. H., Im, S. B., Lee, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Percutaneous+vertebroplasty+versus+conservative+treatment+for+one+level+thoracolumbar+osteoporotic+compression+fracture:+Results+of+an+over+2-year+follow-up.">Percutaneous vertebroplasty versus conservative treatment for one level thoracolumbar osteoporotic compression fracture: Results of an over 2-year follow-up.</a> Pain Physician. 19 (5), (2016).</li><li>Balkarli, H., Demirtas, H., Kilic, M., Ozturk, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Treatment+of+osteoporotic+vertebral+compression+fractures+with+percutaneous+vertebroplasty+under+local+anesthesia:+clinical+and+radiological+results.">Treatment of osteoporotic vertebral compression fractures with percutaneous vertebroplasty under local anesthesia: clinical and radiological results.</a> International Journal of Clinical &amp; Experimental Medicine. 8 (9), 16287-16293 (2015).</li><li>Woojin, C., Varkey, J. A., Jing, C., Hwan, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Review+of+Current+Clinical+Applications+of+Three+Dimensional+Printing+in+Spine+Surgery.">A Review of Current Clinical Applications of Three Dimensional Printing in Spine Surgery.</a> Asian Spine Journal. 12 (1), 171-177 (2018).</li><li>Laredo, J. D., Hamze, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complications+of+percutaneous+vertebroplasty+and+their+prevention.">Complications of percutaneous vertebroplasty and their prevention.</a> Skeletal Radiology. 33 (9), 493-505 (2004).</li><li>Saracen, A., Kotwica, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complications+of+percutaneous+vertebroplasty:+An+analysis+of+1100+procedures+performed+in+616+patients.">Complications of percutaneous vertebroplasty: An analysis of 1100 procedures performed in 616 patients.</a> Medicine. 95 (24), e3850 (2016).</li><li>Park, H. J., Wang, C., Choi, K. H., Kim, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+a+life-size+three-dimensional-printed+spine+model+for+pedicle+screw+instrumentation+training.">Use of a life-size three-dimensional-printed spine model for pedicle screw instrumentation training.</a> Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 13 (1), 86 (2018).</li><li>Gu, Y. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Percutaneous+vertebroplasty+and+interventional+tumor+removal+for+malignant+vertebral+compression+fractures+and/or+spinal+metastatic+tumor+with+epidural+involvement:+a+prospective+pilot+study.">Percutaneous vertebroplasty and interventional tumor removal for malignant vertebral compression fractures and/or spinal metastatic tumor with epidural involvement: a prospective pilot study.</a> Journal of Pain Research. 10, 211-218 (2017).</li><li>Ruiz, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+review+of+vertebroplasty+and+kyphoplasty.">Comparative review of vertebroplasty and kyphoplasty.</a> World Journal of Radiology. 6 (6), 329-343 (2014).</li><li>Cannavale, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Percutaneous+vertebroplasty+with+the+rotational+fluoroscopy+imaging+technique.">Percutaneous vertebroplasty with the rotational fluoroscopy imaging technique.</a> Skeletal Radiology. 43 (11), 1529-1536 (2014).</li><li>Ringer, A. J., Bhamidipaty, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Percutaneous+access+to+the+vertebral+bodies:+a+video+and+fluoroscopic+overview+of+access+techniques+for+trans-,+extra-,+and+infrapedicular+approaches.">Percutaneous access to the vertebral bodies: a video and fluoroscopic overview of access techniques for trans-, extra-, and infrapedicular approaches.</a> World Neurosurgery. 80 (3-4), 428-435 (2013).</li><li>Kaneyama, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+screw+guiding+method+with+a+screw+guide+template+system+for+posterior+C-2+fixation.">A novel screw guiding method with a screw guide template system for posterior C-2 fixation.</a> Neurosurgery Spine. 21 (2), 231-238 (2014).</li><li>Sugawara, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multistep+pedicle+screw+insertion+procedure+with+patient-specific+lamina+fit-and-lock+templates+for+the+thoracic+spine.">Multistep pedicle screw insertion procedure with patient-specific lamina fit-and-lock templates for the thoracic spine.</a> Neurosurgery Spine. 19 (2), 185-190 (2013).</li><li>Li, J., Lin, J. S., Yang, Y., Xu, J. C., Fei, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3-Dimensional+printing+guide+template+assisted+percutaneous+vertebroplasty:+Technical+note.">3-Dimensional printing guide template assisted percutaneous vertebroplasty: Technical note.</a> Journal of Clinical Neuroscience. 52, 159-164 (2018).</li></ol>

La vertebroplastica percutanea (PVP) è considerata uno dei migliori metodi per trattare la frattura della compressione vertebrale osteoporotica9 a causa di alcuni vantaggi distinti: è minimamente invasiva; c'è meno sanguinamento, e il recupero è rapido. Il PVP tradizionale è guidato principalmente da un fluoroscopio a braccio c che richiede una fluoroscopia ripetuta per determinare punti di puntura sicuri e ideali, angoli di foratura e orientamenti, che aumenta il dosaggio delle radiazioni in...

Poiché la frattura di tipo più comune tra tutti i tipi di fratture osteoporotiche, la frattura della compressione vertebrale osteoporotica (OVCF) è un problema clinico molto preoccupante al giorno d'oggi. Come raccomandano le attuali linee guida, la vertebroplastica percutanea è uno dei metodi minimamente invasivi più efficaci per trattare clinicamente le fratture da compressione vertebrale osteoporotica1.
Tradizionalmente, i chirurghi eseguono vertebroplastica percutanea guidata da un fluoroscopio a braccio C per trattare una frattura da compressione vertebrale per ripristinare il corpo vertebrale compresso e alleviare il dolore allo stadio iniziale2. Anche i chirurghi esperti commettono errori nel confermare punti di foratura adatti semplicemente basandosi sulla loro esperienza personale. Questa operazione potrebbe causare alcune complicazioni legate alla puntura (ad esempio, perdite di cemento nei tessuti circostanti, lesioni della radice nervosa, ematoma intraspinale, ecc.3,4,5); inoltre, quasi il 50% dei pazienti ha complicazioni locali da PVP tradizionale con il 95% delle complicazioni provenienti da perdite di cemento nel tessuto circostante o embolizzazione delle vene paravertebrali6. Con l'emergere di un intervento chirurgico di precisione, un modello di guida stampa 3D è stato utilizzato in molte operazioni di chirurgia spinale7 perché può migliorare la precisione procedurale, riducendo le difficoltà e riducendo al minimo i rischi operativi. Qui, applichiamo un modello di guida di stampa 3D nel PVP per rendere la procedura chirurgica più precisa e per ridurre il tasso di complicanze legate alla foratura. Rispetto al metodo tradizionale, le operazioni assistite dal modello di guida alla stampa 3D hanno 1) una maggiore precisione della puntura chirurgica, 2) hanno ridotto al minimo l'esposizione alle radiazioni durante l'operazione, 3) hanno ridotto il tempo della procedura chirurgica e 4) hanno ridotto il probabilità di complicanze legate alla puntura.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>X-ray machine</td>
			<td>Company Philips</td>
			<td></td>
			<td>machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic resonance image machine</td>
			<td>Company GE</td>
			<td></td>
			<td>machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>computer tomography</td>
			<td>Company GE</td>
			<td></td>
			<td>machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HORI 3D printing machine</td>
			<td>Company of Beijing Huitianwei Technology co. ltd.</td>
			<td></td>
			<td>machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Geomagic Design X</td>
			<td>3D Systems Company</td>
			<td></td>
			<td>software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Materialise Interactive Medical Image Control System</td>
			<td>Materialise Company</td>
			<td></td>
			<td>software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VertePort needle</td>
			<td>Stryker Company</td>
			<td></td>
			<td>operation appliance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spineplex</td>
			<td>Stryker Company</td>
			<td></td>
			<td>operation appliance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Percutaneous Cement Delivery System</td>
			<td>Stryker Company</td>
			<td></td>
			<td>operation appliance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spirit Level Plus</td>
			<td>IOS App store</td>
			<td></td>
			<td>gradientor</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

three-dimensional printing guide template assisted percutaneous vertebroplasty (pvp)

La vertebroplastica percutanea (PVP) è considerata un trattamento efficace per il mal di schiena causato dalla frattura della compressione vertebrale osteoporotica. L'accuratezza del PVP dipende principalmente dall'esperienza dei chirurghi e dai fluoroscopi multipli durante una procedura tradizionale. Sono state riportate complicazioni correlate alla puntura in tutto il mondo. Per rendere la procedura chirurgica più precisa e ridurre il tasso di complicanze legate alla foratura, il nostro team ha applicato un modello di guida di stampa tridimensionale al PVP per modificare la procedura tradizionale. Questo protocollo introduce come modellare i dati di imaging DICOM delle vertebre di destinazione in tre dimensioni nel software, come simulare il funzionamento in questo modello 3D e come utilizzare tutti i dati chirurgici per ricostruire un modello specifico del paziente per l'applicazione. Utilizzando questo modello, i chirurghi possono identificare con precisione i punti di foratura adatti per migliorare l'accuratezza dell'operazione. L'intero protocollo comprende: 1) diagnosi della frattura osteoporotica di compressione vertebrale; 2) acquisizione dell'imaging TC della vertebra bersaglio; 3) simulazione dell'operazione nel software; 4) progettazione e fabbricazione del modello di guida alla stampa 3D; e 5) l'applicazione del modello in una procedura operativa.

L'acquisizione di immagini TC e modellazione digitale è stata eseguita in ospedale, mentre la stampa 3D è stata eseguita in una società di stampa 3D. Sono stati necessari trenta minuti per ricostruire il modello 3D dalle immagini CT per la stampa 3D, e l'azienda di stampa 3D aveva bisogno di circa 6 ore per stampare 2 modelli di guida e inviarli all'ospedale.
Le immagini di pre-operazione della vertebra bersaglio del paziente...

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Three-Dimensional Printing Guide Template Assisted Percutaneous Vertebroplasty PVP

Qui, presentiamo un modello di guida di stampa tridimensionale per la vertebraplastica percutanea. Un paziente con una frattura da compressione vertebrale T11 è stato selezionato come caso di studio.

Vertebroplastica percutanea percutanea percutanea (PVP)

Percutaneous vertebroplasty (PVP) is considered an effective treatment for the back pain caused by osteoporotic vertebral compression fracture. The ...

Il nostro protocollo utilizza la vertebroplastica percutanea assistita con modello guida stampata in 3D per facilitare una visualizzazione completa della vertebra fratturata e sviluppare piani chirurgici personalizzati per i pazienti. Questa tecnica aiuta ad aumentare la precisione delle foratura, riduce le complicanze legate alla puntura, riduce al minimo il tempo chirurgico e l'esposizione alle radiazioni e riduce il processo di apprendimento PVP per i chirurghi alle prime armi. La dimostrazione visiva può fornire un'introduzione chiara e graduale che enfatizza le parti significative della tecnica per facilitare una rapida comprensione del metodo.Prima di iniziare la procedura, confermare l'area bersaglio mediante fluoroscopia a raggi X in un esame visivo della schiena del paziente. Quindi, posizionare tre marcatori radiopaque lungo la linea mediana della pelle dorsale del paziente a livello vertebrale compresso e posizionare un gradiente appena inferiore ai marcatori fissi. Quindi registrare la posizione corporea del paziente prima di rimuovere il gradiente e acquisire immagini tomografiche computerizzate delle vertebre bersaglio.Al termine dell'acquisizione, salvare le immagini in formato DICOM e posizionare un batuffolo di cotone sulla schiena del paziente per assicurarsi che i marcatori rimangano in posizione fino all'operazione. Dopo aver acquisito le immagini di tomografia computerizzata, importare le immagini in un programma software di elaborazione delle immagini mediche appropriato e selezionare le fette di destinazione per ricostruire la vertebra compressa. Selezionate Segmentazione soglia (Threshold Segmentation) per regolare l'intervallo di soglia per la vertebra bersaglio da 125 a 3071H e create una maschera.Fate clic su Maschera duplicata (Duplicate Mask) per creare due maschere, maschera A e maschera B.Fate clic su Modifica maschera (Mask Edit) per cancellare la vertebra di destinazione nella maschera A.Fate clic su Operazioni booleane (Boolean Operations) e utilizzate la maschera B per meno maschera A per formare una nuova maschera C.Quindi fate clic su Calcola 3D da Maschera (Calculate 3D from Mask) per ricostruire la vertebra di destinazione. Per simulare la procedura di vertebroplastica percutanea tramite un approccio transpedicolare bilaterale, definire il cilindro MedCAD nel software come modalità ago per puntura alla stessa lunghezza e raggio dell'ago per puntura. Utilizzare le viste 3D della vertebra bersaglio per visualizzare il punto di ingresso, l'angolo di ingresso e la profondità dell'ago di puntura per una vera vertebroplastica percutanea, utilizzando la funzione di spostamento e rotazione per regolare gli aghi di puntura nelle loro posizioni ideali.Quindi utilizzare questi dati guida modello per stampare un modello tridimensionale di guida all'acido polilattico. Per il PVP assistito modello guida stampato in 3D, con il paziente che giace incline nella stessa posizione registrata dal gradiente per la scansione tomografica computerizzata, misurare la distanza dei tre marcatori radiopaque e disegnare il contorno dei tre marcatori in modo che corrisponda al modello con la posizione di destinazione. Abbinare un modello di skin con il contorno della pelle e inserire due tamponi attraverso le traiettorie dell'ago del modello per contrassegnare i punti di inserimento sulla pelle.Contrassegnare i punti di inserimento come punti A e B.Dopo aver drappeggiato l'area chirurgica, posizionare il nastro disinfettante sulla pelle e posizionare le punte di due aghi di puntura nei punti di inserimento. Utilizzare la vista anteroposterior della fluoroscopia a braccio C per confermare se i punti di puntura determinati dal modello sono fattibili. Dopo aver somministrato l'anestesia locale, toccare leggermente i due aghi nella vertebra bersaglio attraverso gli inserimenti attraverso i cilindri guida del modello e utilizzare il fluoroscopio del braccio C per verificare che le traiettorie siano abbastanza buone per l'inserimento.Assicurarsi che la punteggiatura si trova all'interno dei pedicoli prima di toccare gli aghi per avanzare le punte fino alla fine della traiettoria. Quando gli aghi sono completamente inseriti nei cilindri guida, verificare con il fluoroscopio del braccio C che le punte dell'ago abbiano raggiunto le loro posizioni ottimali. Quindi iniettare due millilitri di cemento osseo attraverso ogni ago nel corpo vertebrale.E utilizzare la fluoroscopia per controllare la distribuzione del cemento all'interno del corpo vertebrale da parte delle viste anteroposterior e laterale. Le immagini a raggi X pre-operazione, posterioanterior e laterale mostrano che la vertebra bersaglio di un paziente rappresentativo prima del modello di guida 3D ha assistito PVP. Le immagini tomografiche computerizzate acquisite dai piani coronale, trasversale e sagittale possono essere utilizzate per generare un modello 3D della vertebra bersaglio.È possibile determinare la lunghezza dei cilindri guida del modello e il modello può essere fabbricato per l'uso nella procedura PVP. È essenziale abbinare il modello con la posizione di correzione della schiena del paziente per il successo dell'intera procedura.

Research

JoVE Journal

Medicine

Three-Dimensional Printing Guide Template Assisted Percutaneous Vertebroplasty (PVP)

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