Name: 3d planning and printing of patient specific implants for reconstruction of bony defects
Uploaded: 2020-08-04T13:00:00
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没有收到这项工作的资金。

这项研究遵循了《赫尔辛基医学礼仪和伦理宣言》，机构道德审查委员会批准了这项研究。
1. 使用分段软件进行细分
注：DICOM 文件的导入过程需要弹出窗口中轴向、日冕和下垂平面的方向才能完成设置。
<ol><li>在"骨骼分割"菜单中，选择"常规"功能。使用标记 "-" 对于不需要的段和"" 对感兴趣的段。在?...

<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>

随着计算机对外科手术虚拟规划的不断发展，3D打印技术与其他开发技术相结合，引领了外科治疗的新时代。准确性是这些技术的目标，患者特定护理作为未来目标，以手术指南和患者特定重建植入物的形式呈现。我们将手术指南作为未来不同协议的一部分进行讨论。在当前协议中，我们将讨论将 DICOM 图像分割为可 3D 打印为模型的 3D stl 文件。我们还讨论了患者特定植入物的 3D 虚拟规划。介绍了...

个性化医学在医学的许多领域发展迅速。肿瘤个性化治疗是一个讨论的话题，因此是众所周知的。3D打印首先由查尔斯·赫尔介绍，显示使用立体光刻2的物体的3D打印。从那时起，3D打印技术就不同了。根据设备的用途选择使用的方法。
外科领域正在迅速接受个性化医学。外科领域的个性化治疗需要使用计算机辅助设计 （CAD） 软件进行虚拟规划。第一阶段始终包括用于创建 3D stl 文件的分段。计算机辅助制造（CAM）是指3D设计部件的制造工艺。该技术首次用于术前模型打印手术规划和,模拟手术3、4、5。435,随着技术的发展，虚拟规划的手术，然后规划和制造手术指南，以帮助手术本身和患者特定的重建植入物完美安装在患者的骨头上变得更加流行,6，7，8，9，10。79,1068该协议的目的是为临床医生提供创建自己的手术指南和重建患者特定植入物的能力。此方法比使用库存板更准确，因为它非常合适，并且可以根据特定缺陷的特性进行设计。它还减少了对外科医生经验的依赖，并缩短了手术时间。

<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

我们正处于3D时代，在生活的方方面面，特别是在医学方面。外科学科是医疗领域的主要参与者之一，它利用不断发展的3D规划和打印功能。计算机辅助设计 （CAD） 和计算机辅助制造 （CAM） 用于描述产品的 3D 规划和制造。3D 手术指南和重建植入物的规划和制造几乎完全由工程师执行。随着技术进步和软件界面变得更加用户友好，它提出了一个问题，即将规划和制造转移到临床医生的可能性。这种转变的原因很明确：外科医生知道他想设计什么，他也知道什么是可行的，可以在手术室使用。它允许他准备在手术过程中的任何场景/意外的结果，并允许外科医生有创造力，并使用CAD软件表达他的新想法。这种方法的目的是为临床医生提供创建自己的手术指南和重建植入物的能力。在这份手稿中，详细的协议将提供一个简单的方法，使用分段软件和植入规划使用3D设计软件进行分割。在使用分段软件进行分段和 stl 文件制作后，临床医生可以创建一个简单的患者特定重建板或更复杂的板，并配有骨移植定位的底座。可以创建手术指南，用于精确切除、孔准备，用于适当的重建板定位或骨移植收获和重新轮廓。详细叙述了板断裂后下颚重建和创伤损伤的非统一愈合情况。

一名40岁的女病人，由于先前的受伤和下颚左身的非结合性骨折而骨折，她因前一次受伤而恢复修复。成像显示固定板损坏和下颚左段定位不良（图1）。使用分段软件，对下颚进行分离，分离断裂的固定板（补充图1和补充图2）。使用 3D 设计软件，将下脚的左段重新定位到正确的解剖位置（补充图 3 和补?...

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

该协议描述了用于重建骨质缺陷的 3D 规划和打印。我们使用分段工具创建 3D 模型，然后是 3D 设计软件，用于创建患者特定的植入物，用于重建目的，同时用于消融手术或作为第二阶段。

患者特异性植入物重建的三维规划与打印

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 ...

该协议允许虚拟治疗骨缺陷患者和创造新的手术指南和固定板。使用该协议，植入物可以虚拟地创建和设计，根据在手术室中使用可行内容，具有卓越的精度和缩短的操作持续时间。我们协议计划的患者特定植入物基于精确的 3D 成像，从而完美贴合植入物，并可恢复适当的组织解剖、对称性和功能。该协议允许用户设计和打印不同材料的复杂模型或结构，并检查不同的参数，如其强度或允许骨再生的能力。虽然这些程序非常用户友好，但掌握计算机辅助设计过程确实需要时间。耐心和练习将帮助用户变得更好和更快。由于此协议包含许多虚拟规划步骤，因此观察各个阶段将非常有用。对于 3D 重建模型的分段，在骨骼分割菜单下的适当分段软件中，选择"常规"并使用加号工具指示感兴趣的分段和减号工具，在滚动和移动扫描时指示不需要的分段。使用启动分段的"设置"按钮，然后单击"应用"创建新分段。为了执行良好的骨骼分割，应在 3D 重建模型中使用大量正负标记。和所有其他视图。分段完成后，请更正标记并根据需要添加新标记以提高准确性。将文件导出为 STL 3D 文件。要设计 3D 重建植入物，请将 STL 文件导入 3D 设计软件，并使用剃须工具将骨骼分成两部分。从"选择移动粘土"菜单中，选择粘土工具并标记感兴趣的区域。复制标记区域并在对象列表中创建新的相同对象以操作区域的位置。若要确保旋转轴设置在将保持相同位置的骨骼部分，请选择"重新定位"并按计划设置旋转轴。由于人类头骨大部分是对称的，因此使用镜面粘土工具进行制导，以获得缺失或位置错误段的正确定位或放置，并设置平面在头骨的中心。基于镜像的一半，根据需要执行段旋转，并使用"构造粘土"菜单中的"添加粘土"工具重建凹面骨部分。在"曲线"菜单中，选择"绘制曲线"选项以创建所需植入物的连续外部形状。右键单击段并选择"重复"以复制骨段。在新的重复段中工作，在"细节粘土"菜单中选择带曲线的浮雕来创建重建植入物的体积。选择草图植入物的外部形式，将圆形光标放在草图植入物的骨骼表面。选择所需的参数，最重要的是控制植入物厚度的距离，右键单击复制的段选择布尔和移除，然后选择包含已创建植入物的对象。如果需要螺杆固定孔或血管生成孔的情况，请使用创建平面函数创建一个平行平面，其中设计了板孔。当平面与植入物最大平行性定位时，在"草图"菜单中选择一个圆圈，并在线段内创建所需大小和位置的圆。在"曲线"菜单中，使用"项目草图"选项指定要从平面传输到植入物的草图。要为螺钉生成计数器，请在"细节粘土"菜单中选择带曲线的浮雕，然后将圆形光标放在段面上标记的圆形区域内。要完成"子曲面"菜单中的孔，请使用"线切割子D"选项创建垂直于植入物的杆。若要使用杆创建孔，请选择"布尔"和"从"中删除，然后连续选择每个杆，右键单击"布尔"，在对象列表中删除"从"和"创建植入物"。若要在植入物中创建网格，请使用"绘制曲线"生成计划网格的草图，如演示的那样。在"细节粘土"菜单中，使用带"包裹图像"的浮雕来选择模板图像，之后将设计网格。图像的白色区域将被减去，黑色区域将保留。手动调整设计的方向和大小并设置生成的厚度，然后单击"应用"。然后，患者特异性植入物将准备好生产。这些图像来自一名40岁的女患者，她因先前的损伤和下颚左半身的未团结性骨折而留下一块破碎的重建固定板。下颚的分割被演示为分离破碎的固定板。使用 3D 设计软件，将下脚的左段重新定位到正确的解剖位置。对右侧健康侧的镜像进行了，以便正确重建缺失的骨骼。然后可以设计患者特定的植入物，包括固定螺钉的孔。网格的设计允许额外的骨移植放置，根据基于健康的一面的下颚的正确轮廓，并通过网格中的孔实现卓越的血管生成。这些图像中可以观察到使用选择性激光烧结技术和术后结果的钛打印的植入物。注意下颚的连续性、左下颚段的正确垂直位置以及使用患者特异性植入物作为外轮廓重建的身体轮廓和用于填补空隙的腹腔骨移植物的对称性。在设计患者特异性植入物时，请考虑规划一个最小尺寸的板，该板足够坚固，在承受剪切力和扭矩力的同时允许承重力。患者特异性植入物也可以设计用于颅骨成形术、矫形手术，并可能用于所有器官的软组织设计。该协议目前允许为手术和研究规划新的植入物，并可能最终促进植入物生物打印和异物再生。

Research

JoVE Journal

Medicine

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

管道在癫痫手术3D多模图像集成和计算机辅助规划

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

科研

医学

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

可读机辅助重建术后评估指南

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

神经外科复杂颅内肿瘤的多色3D打印

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

结合增强现实和 3D 打印，在智能手机上显示患者模型

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使用患者特定植入物的 3D 规划和打印治疗面部畸形

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

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干预规划和培训的3D打印心血管幻影的开发与评估

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

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患者特定腰椎的3D打印模型

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3D Reconstruction for the Diagnosis and Treatment of Pulmonary Nodules

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用于肺结节诊断和治疗的三维数字模型

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