Name: 3d planning and printing of patient specific implants for reconstruction of bony defects
Uploaded: 2020-08-04T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about 3D Planning and Printing of Patient Specific Implants for Reconstruction of Bony Defects at JoVE.com

ولم يرد أي تمويل لهذا العمل.

وجاءت هذه الدراسة بعد إعلان هلسنكي بشأن البروتوكول الطبي والأخلاقيات، ووافق مجلس المراجعة الأخلاقية المؤسسي على الدراسة.
1. التقسيم باستخدام برنامج تجزئة
ملاحظة: تتطلب عملية استيراد ملفات DICOM اتجاه الوميض المحوري والإكليلية والقوس في الإطار المنبثق لإنهاء ا...

<ol>
	<li>Goodsaid, F., Frueh, F., Burczynski, M. E., Hock, F., Gralinski, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Personalized+Medicine.">Personalized Medicine.</a> Drug Discovery and Evaluation: Methods in Clinical Pharmacology. , (2019).</li><li>Hull, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Apparatus+for+production+of+three-dimensional+objects+by+stereolithography.">Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography.</a> Google Patents. , (1986).</li><li>Petzold, R., Zeilhofer, H. F., Kalender, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+technology+in+medicine--basics+and+applications.">Rapid prototyping technology in medicine--basics and applications.</a> Computerized Medical Imaging and Graphics. 23 (5), 277-284 (1999).</li><li>Schmauss, D., Gerber, N., Sodian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+printing+of+models+for+surgical+planning+in+patients+with+primary+cardiac+tumors.">Three-dimensional printing of models for surgical planning in patients with primary cardiac tumors.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 145 (5), 1407-1408 (2013).</li><li>Tam, M. D., Laycock, S. D., Bell, D., Chojnowski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3-D+printout+of+a+DICOM+file+to+aid+surgical+planning+in+a+6+year+old+patient+with+a+large+scapular+osteochondroma+complicating+congenital+diaphyseal+aclasia.">3-D printout of a DICOM file to aid surgical planning in a 6 year old patient with a large scapular osteochondroma complicating congenital diaphyseal aclasia.</a> Journal of Radiology Case Reports. 6 (1), 31 (2012).</li><li>Emodi, O., Shilo, D., Israel, Y., Rachmiel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+planning+and+printing+of+guides+and+templates+for+reconstruction+of+the+mandibular+ramus+and+condyle+using+autogenous+costochondral+grafts.">Three-dimensional planning and printing of guides and templates for reconstruction of the mandibular ramus and condyle using autogenous costochondral grafts.</a> British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 55 (1), 102-104 (2017).</li><li>Leiser, Y., Shilo, D., Wolff, A., Rachmiel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+reconstruction+in+mandibular+avulsion+injuries.">Functional reconstruction in mandibular avulsion injuries.</a> Journal of Craniofacial Surgery. 27 (8), 2113-2116 (2016).</li><li>Mazzoni, S., Bianchi, A., Schiariti, G., Badiali, G., Marchetti, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer-aided+design+and+computer-aided+manufacturing+cutting+guides+and+customized+titanium+plates+are+useful+in+upper+maxilla+waferless+repositioning.">Computer-aided design and computer-aided manufacturing cutting guides and customized titanium plates are useful in upper maxilla waferless repositioning.</a> Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 73 (4), 701-707 (2015).</li><li>Rachmiel, A., Shilo, D., Blanc, O., Emodi, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstruction+of+complex+mandibular+defects+using+integrated+dental+custom-made+titanium+implants.">Reconstruction of complex mandibular defects using integrated dental custom-made titanium implants.</a> British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 55 (4), 425-427 (2017).</li><li>Xu, N., 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=Reconstruction+of+the+upper+cervical+spine+using+a+personalized+3D-printed+vertebral+body+in+an+adolescent+with+Ewing+sarcoma.">Reconstruction of the upper cervical spine using a personalized 3D-printed vertebral body in an adolescent with Ewing sarcoma.</a> Spine. 41 (1), E50-E54 (2016).</li></ol>

مع الاستخدام المستمر لأجهزة الكمبيوتر في التخطيط الظاهري للعمليات الجراحية ، أدى الجمع مع تقنية أخرى نامية ، الطباعة ثلاثية الأبعاد ، إلى حقبة جديدة تمامًا من العلاج الجراحي. الدقة هي الهدف من هذه التقنيات والرعاية الخاصة بالمريض ، كهدف مستقبلي ، يتم تقديمه في شكل أدلة جراحية وغرسات إعاد...

الطب الشخصي يتطور بسرعة في العديد من مجالات الطب1. علاج الأورام الشخصية هو موضوع الكثير من النقاش، وبالتالي هو معروف جيدا لعامة السكان. تم تقديم الطباعة ثلاثية الأبعاد لأول مرة من قبل تشارلز هال الذي يعرض الطباعة ثلاثية الأبعاد للكائنات باستخدام stereolithography2. ومنذ ذلك الحين، تم تطوير تقنيات مختلفة للطباعة ثلاثية الأبعاد. يتم تحديد الأسلوب المستخدم بناءً على الغرض من الجهاز.
المجال الجراحي يحتضن بسرعة الطب الشخصي. يتطلب العلاج الشخصي في المجال الجراحي التخطيط الافتراضي باستخدام برنامج تصميم بمساعدة الكمبيوتر. تتضمن المرحلة الأولى دائمًا تجزئة لإنشاء ملف stl ثلاثي الأبعاد. ويشار إلى التصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM) على أنها عملية التصنيع للجزء 3D تصميم. وقد استخدم أول استخدام للتكنولوجيا في مرحلة ما قبل الجراحة نموذج الطباعة للتخطيط الجراحي والجراحة وهمية3,4,5. مع تطور التكنولوجيا والتخطيط الظاهري من العمليات الجراحية تليها التخطيط والتصنيع من الأدلة الجراحية للمساعدة في عملية جراحية نفسها ومريض محددة زرع إعادة الإعمار تركيبها تماما على عظم المريض أصبحت أكثر شعبية6,7,8,9,10. الغرض من هذا البروتوكول هو تزويد الأطباء بالقدرة على إنشاء أدلة جراحية خاصة بهم وإعادة بناء يزرع المريض محددة. هذه الطريقة أكثر دقة من استخدام لوحات الأسهم لأنها تناسبها تماما ويمكن تصميمها على أساس خصائص عيب معين. كما أنه يقلل من الاعتماد على تجربة الجراح ويقلل من وقت العملية.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>D2P (DICOM to Print)</td>
			<td>3D systems</td>
			<td></td>
			<td>Segmentation software to create 3D stl files</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Geomagic Freeform</td>
			<td>3D systems</td>
			<td></td>
			<td>Sculpted Engineering Design</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

3d planning and printing of patient specific implants for reconstruction of bony defects

نحن في خضم عصر 3D في معظم جوانب الحياة، وخاصة في الطب. الانضباط الجراحي هو واحد من اللاعبين الرئيسيين في المجال الطبي باستخدام قدرات التخطيط والطباعة ثلاثية الأبعاد المتطورة باستمرار. يتم استخدام التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) والتصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM) لوصف التخطيط ثلاثي الأبعاد وتصنيع المنتج. يتم تنفيذ التخطيط والتصنيع من أدلة جراحية 3D وزراعة إعادة الإعمار بشكل حصري تقريبا من قبل المهندسين. كما تقدم التكنولوجيا وواجهات البرمجيات تصبح أكثر سهولة في الاستخدام، فإنه يثير سؤالا بشأن إمكانية نقل التخطيط والتصنيع إلى طبيب. أسباب هذا التحول واضحة: الجراح لديه فكرة ما يريد تصميم، ويعرف أيضا ما هو ممكن ويمكن استخدامه في غرفة العمليات. فهو يسمح له أن يكون مستعدا لأي سيناريو / نتائج غير متوقعة خلال العملية ويسمح للجراح أن يكون خلاقة والتعبير عن أفكاره الجديدة باستخدام برنامج CAD. والغرض من هذه الطريقة هو تزويد الأطباء بالقدرة على إنشاء أدلة جراحية خاصة بهم وزراعة إعادة البناء. في هذه المخطوطة، سيوفر بروتوكول مفصل طريقة بسيطة للتجزئة باستخدام برامج التجزئة وتخطيط الزرع باستخدام برنامج تصميم ثلاثي الأبعاد. بعد تجزئة وإنتاج ملف stl باستخدام برنامج تجزئة، يمكن أن عيادة إنشاء لوحة إعادة بناء المريض محددة بسيطة أو لوحة أكثر تعقيدا مع مهد لتحديد المواقع الكسب غير المشروع العظام. يمكن إنشاء أدلة جراحية لجرة دقيقة، وإعداد حفرة لإعادة بناء سليم وضع لوحة أو لجمع العظام الكسب غير المشروع وإعادة كفاف. حالة من إعادة بناء الفك السفلي بعد كسر لوحة والشفاء nonunion من إصابة الصدمة التي لحقت مفصلة.

مريضة تبلغ من العمر 40 عامًا مع كسر، مخزون، لوحة تثبيت إعادة بناء من إصابة سابقة وكسر غير نقابي في الجسم الأيسر لفكها السفلي قدم إلى القسم. يُظهر التصوير لوحة التثبيت المكسورة والجزء الأيسر غير المُوضع من الفك السفلي(الشكل 1). باستخدام تجزئة البرمجيات، تم ت...

Watch this Scientific Journal Video about 3D Planning and Printing of Patient Specific Implants for Reconstruction of Bony Defects at JoVE.com

3D Planning and Printing of Patient Specific Implants for Reconstruction of Bony Defects

يصف هذا البروتوكول استخدام التخطيط والطباعة ثلاثية الأبعاد لإعادة بناء العيوب العظمية. نحن نستخدم أدوات التقسيم لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد متبوعة ببرامج تصميم ثلاثي الأبعاد لإنشاء غرسات خاصة بمريض لأغراض إعادة الإعمار التي تتزامن مع الجراحة الاستئصالية أو كمرحلة ثانية.

3D التخطيط والطباعة من زرع المريض محددة لإعادة بناء العيوب بوني

We are in the midst of the 3D era in most aspects of life, and especially in medicine. The surgical discipline is one of the major players in the medical ...

يسمح هذا البروتوكول العلاج الظاهري للمرضى الذين يعانون من عيوب عظمية وخلق دليل جراحية جديدة ولوحات التثبيت. يسمح استخدام هذا البروتوكول بإنشاء الغرسات وتصميمها وفقًا لما هو ممكن للاستخدام في غرفة العمليات بدقة فائقة ومدة تشغيل مختصرة. تعتمد الغرسات الخاصة بالمريض المخطط لها مع بروتوكولنا على التصوير ثلاثي الأبعاد الدقيق مما يؤدي إلى زراعة مناسبة تمامًا وتمكين استعادة تشريح الأنسجة السليمة والتماثل والوظيفة.يسمح هذا البروتوكول للمستخدمين بتصميم وطباعة نماذج أو هياكل معقدة من مواد مختلفة وفحص معلمات مختلفة مثل قوتها أو قدرتها على السماح بتجديد العظام. على الرغم من أن هذه البرامج هي سهلة الاستعمال للغاية ، فإنه لا يستغرق وقتا لإتقان عملية التصميم بمساعدة الكمبيوتر. الصبر والممارسة سوف تساعد المستخدم على الحصول على أفضل وأسرع.وبما أن هذا البروتوكول يحتوي على العديد من خطوات التخطيط الافتراضي، فإن مراقبة المراحل ستكون مفيدة للغاية. لتجزئة النموذج 3D المعاد بناؤها، في برنامج التقسيم المناسب تحت قائمة تقسيم العظام، حدد عام واستخدم أداة الجمع للإشارة إلى شريحة الاهتمام وأداة الطرح للإشارة إلى الأجزاء غير المرغوب فيها أثناء التمرير والانتقال عبر الفحص. استخدم الزر تعيين الذي يبدأ التجزئة وانقر فوق تطبيق لإنشاء المقطع الجديد.لإجراء تجزئة العظام جيدة، ينبغي استخدام عدد كبير من العلامات الإيجابية والسلبية في نموذج 3D إعادة بنائها. وجميع وجهات النظر الأخرى. عند اكتمال تجزئة، تصحيح علامات وإضافة جديدة لتحسين دقة حسب الضرورة.تصدير الملفات كملفات STL 3D. لتصميم غرسة إعادة الإعمار ثلاثية الأبعاد، قم باستيراد ملفات STL في برنامج التصميم ثلاثي الأبعاد واستخدم أداة الحلاقة لفصل العظم إلى قسمين. من القائمة تحديد نقل كلاي، حدد أداة كلاي وحدد المنطقة ذات الأهمية.نسخ المنطقة واصنع كائناً مطابقاً جديداً في قائمة الكائنات لمعالجة موضع المنطقة. للتأكد من أن محور الدوران يتم تعيينه على جزء من العظم الذي سيبقى في نفس الموضع، حدد إعادة التمركز وتعيين محور التدوير كما هو مخطط له. كما الجمجمة البشرية هي في معظمها متناظرة، واستخدام أداة الطين مرآة للحصول على التوجيه للحصول على تحديد المواقع الصحيحة أو وضع الجزء المفقود أو غير مُسَمَّس وتعيين الطائرة في مركز الجمجمة.استنادا إلى نصف معكوسة، أداء الجزء دوران حسب الحاجة واستخدام أداة إضافة كلاي من القائمة الطين لبناء الجزء العظمي avulsed. في قائمة المنحنيات، حدد خيار رسم المنحنى لإنشاء شكل خارجي مستمر للزرع المطلوب. انقر بزر الماوس الأيمن فوق المقطع وحدد تكرار لتكرار الجزء العظمي.العمل في الجزء الجديد المكرر، في قائمة التفاصيل كلاي حدد النقش مع المنحنى لإنشاء حجم زرع إعادة الإعمار. حدد الشكل الخارجي للزرع المرسوم ووضع المؤشر على شكل دائرة داخل الزرع المرسوم على سطح العظم. حدد المعلمات المطلوبة، والأهم من ذلك المسافة للسيطرة على سمك الزرع وانقر بزر الماوس الأيمن على الجزء المكرر لتحديد منطقية وإزالة من، ثم حدد الكائن الذي يحتوي على زرع إنشاؤه.في الحالات التي يلزم وجود ثقوب لتثبيت المسمار أو تولد الأوعية، استخدم وظيفة إنشاء الطائرة لإنشاء مستوى موازٍ حيث تم تصميم الثقوب لللوحة. عندما يتم وضع القوائم في أقصى توازي مع الزرع، حدد دائرة في قائمة Sketch وقم بإنشاء دوائر الحجم المطلوب والموضع داخل الشريحة. في قائمة المنحنيات، استخدم خيار تخطيط المشروع لتعيين الرسومات التي سيتم نقلها من الطائرة إلى الغرسة.لإنشاء منضدة العدادات للمسامير، في القائمة "كلاء التفاصيل"، حدد النقش مع المنحنى ووضع المؤشر على شكل دائرة داخل المنطقة الدائرية المميزة على سطح الجزء. لإكمال الثقوب في قائمة الأسطح الفرعية استخدم خيار الأسلاك قص SubD لإنشاء قضبان عمودية على الزرع. لإنشاء الثقوب باستخدام القضبان، حدد Boolean وإزالة من وحدد كل قضيب في تتابع، انقر بزر الماوس الأيمن فوق منطقية، إزالة من، وإنشاء زرع في قائمة الكائنات.لإنشاء شبكة في الزرع، استخدم Draw Curve لإنشاء رسم تخطيطي للشبكة المخططة كما هو موضح. في قائمة "كلاي التفاصيل" استخدام النقش مع صورة ملفوف لتحديد صورة قالب وبعد ذلك سيتم تصميم شبكة. سيتم طرح المناطق البيضاء للصورة وتبقى المناطق السوداء.ضبط اتجاه وحجم التصميم يدويًا، ثم قم بتعيين سمك الذي تم إنشاؤه، ثم انقر فوق تطبيق. ثم تكون الغرسة الخاصة بالمريض جاهزة للإنتاج. تم الحصول على هذه الصور من مريضة تبلغ من العمر 40 عامًا مصابة بلوحة تثبيت إعادة بناء مكسورة تم توفيرها من قبل من إصابة سابقة وكسر غير توحيدي في الجسم الأيسر لفكها السفلي.تم تجزئة الفك السفلي كما هو موضح لفصل لوحة التثبيت المكسورة. باستخدام برنامج التصميم ثلاثي الأبعاد، تم تغيير موضع الجزء الأيسر من الفك السفلي إلى الموضع التشريحي الصحيح. تم إجراء عكس الجانب الصحي الصحيح للسماح بإعادة الإعمار السليم للعظم المفقود.ويمكن بعد ذلك أن يتم تصميم الغرسة الخاصة بالمريض، بما في ذلك ثقوب مسامير التثبيت. تم تصميم شبكة للسماح بوضع إضافي للكسب غير المشروع للعظم ، وفقًا لكفاف الفك المناسب استنادًا إلى الجانب الصحي وتمكين تولد الأوعية العظمية الفائقة من خلال الثقوب في الشبكة. يمكن ملاحظة الزرع المطبوع من التيتانيوم باستخدام تقنية التلبيد بالليزر الانتقائية ونتائج ما بعد الجراحة في هذه الصور.لاحظ استمرارية الفك السفلي ، والموضع الرأسي الصحيح للجزء الأيسر من الفك السفلي والتماثل في محيط الجسم الذي أعيد بناؤه باستخدام الزرع الخاص بالمريض كفاف خارجي وطعم عظم الحرقف لملء الفراغات. عند تصميم زرع المريض محددة، والنظر في التخطيط لطبقة ذات الحجم الأدنى التي هي قوية بما يكفي للسماح للقوات الحاملة في حين تحمل القص وعزم الدوران القوى. يمكن أيضا أن تكون مصممة لزرع المريض خاصة للتجمّد، وإجراءات العظام، ويمكن أن تستخدم لتصميم الأنسجة الرخوة في جميع الأجهزة.يسمح هذا البروتوكول حالياً بتخطيط عمليات زرع جديدة للعمليات الجراحية والدراسات البحثية وقد يسهل في نهاية المطاف الطباعة البيولوجية للزرع وتجديد المواد الأجنبية.

Research

JoVE Journal

Medicine

A Pipeline for 3D Multimodality Image Integration and Computer-assisted Planning in Epilepsy Surgery

خط أنابيب ل3D Multimodality صورة التكامل وبمساعدة الحاسوب، التخطيط في جراحة الصرع

Epilepsy surgery is challenging and the use of 3D multimodality image integration (3DMMI) to aid presurgical planning is well-established. Multimodality ...

A Postoperative Evaluation Guideline for Computer-Assisted Reconstruction of the Mandible

مبادئ توجيهية للتقييم بعد الجراحة لإعادة بناء الفك السفلي بمساعدة الحاسوب

Valid comparisons of postoperative accuracy results in computer-assisted reconstruction of the mandible are difficult due to heterogeneity in imaging ...

Multicolor 3D Printing of Complex Intracranial Tumors in Neurosurgery

متعدد ألوان 3D طباعه الأورام المعقدة داخل الجمجمة في جراحه المخ والأعصاب

Three-dimensional (3D) printing technologies offer the possibility of visualizing patient-specific pathologies in a physical model of correct dimensions. ...

Combining Augmented Reality and 3D Printing to Display Patient Models on a Smartphone

الجمع بين الواقع المعزز والطباعة ثلاثية الابعاد لعرض نماذج المريض علي الهاتف الذكي

Augmented reality (AR) has great potential in education, training, and surgical guidance in the medical field. Its combination with three-dimensional (3D) ...

Treatment of Facial Deformities using 3D Planning and Printing of Patient-Specific Implants

علاج تشوهات الوجه باستخدام التخطيط ثلاثي الأبعاد وطباعة الغرسات الخاصة بالمريض

Technological advancements in surgical planning and patient-specific implants are constantly evolving. One can either adopt the technology to achieve ...

Biotribological Testing and Analysis of Articular Cartilage Sliding against Metal for Implants

اختبار وتحليل الغضاريف المفصلية ضد المعادن للزرع

Osteochondral defects in middle-aged patients might be treated with focal metallic implants. First developed for defects in the knee joint, implants are ...

Development and Evaluation of 3D-Printed Cardiovascular Phantoms for Interventional Planning and Training

تطوير وتقييم الأشباح القلبية الوعائية المطبوعة ثلاثية الأبعاد للتخطيط والتدريب التدخلي

Catheter-based interventions are standard treatment options for cardiovascular pathologies. Therefore, patient-specific models could help training ...

Combining 3D-Printing and Electrospinning to Manufacture Biomimetic Heart Valve Leaflets

الجمع بين الطباعة 3D والغزل الكهربائي لتصنيع ورقات صمام القلب المحاكاة الحيوية

Electrospinning has become a widely used technique in cardiovascular tissue engineering as it offers the possibility to create (micro-)fibrous scaffolds ...

3D Printing Model of a Patient's Specific Lumbar Vertebra

نموذج الطباعة 3D للفقرة القطنية محددة للمريض

Selective dorsal rhizotomy (SDR) is a difficult, risky, and sophisticated operation, in which a laminectomy should not only expose an adequate surgical ...

3D Reconstruction for the Diagnosis and Treatment of Pulmonary Nodules

A 3D Digital Model for the Diagnosis and Treatment of Pulmonary Nodules

A 3D Digital Model for the Diagnosis and Treatment of Pulmonary Nodules (Video) | JoVE 

نموذج رقمي 3D لتشخيص وعلاج العقيدات الرئوية

The three-dimensional (3D) reconstruction of pulmonary nodules using medical images has introduced new technical approaches for diagnosing and treating ...