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

Bu çalışma için herhangi bir fon alınmadı.

Bu çalışma, Helsinki'nin tıbbi protokol ve etik bildirgesini takip etti ve Kurumsal Etik İnceleme Kurulu çalışmayı onayladı.
1. Segmentasyon yazılımı kullanarak segmentasyon
NOT: DICOM dosyalarının içe aktarma işlemi, kurulumu tamamlamak için açılır penceredeki eksenel, koronal ve sagittal düzlemlerin yönünü gerektirir.
<ol><li>Kemik Segmentasyonu menüsünde Genel özelliği ni seçin. İstenmeyen segment...

<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>

Cerrahi prosedürlerin sanal planlaması için bilgisayarların sürekli gelişen kullanımı ile, başka bir gelişen teknoloji, 3D baskı ile kombinasyonu, cerrahi tedavi yepyeni bir döneme yol açtı. Doğruluk bu teknolojilerin hedefi ve hastaya özel bakım, gelecekteki hedef olarak, cerrahi kılavuzları ve hastaya özgü rekonstrüksiyon implantları şeklinde sunulmaktadır. Gelecekteki farklı bir protokolün parçası olarak cerrahi kılavuzları tartışıyoruz. Geçerli protokolde, DICOM görüntülerinin mo...

Kişiye özel tıp tıbbın birçok alanında hızla gelişmektedir1. Onkolojik kişiselleştirilmiş tedavi çok tartışma konusudur ve bu nedenle genel halk tarafından iyi bilinmektedir. 3D baskı ilk Charles Hull tarafından stereolitografi2kullanarak nesnelerin 3D baskı gösteren tanıtıldı. O zamandan beri, 3D baskı için farklı teknolojiler geliştirilmiştir. Kullanılan yöntem, aygıtın amacına göre seçilir.
Cerrahi alan hızla kişiselleştirilmiş tıp kucaklayan. Cerrahi alanda kişiselleştirilmiş tedavi bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı kullanarak sanal planlama gerektirir. İlk aşama her zaman bir 3B stl dosyası oluşturmak için segmentasyon içerir. Bilgisayar destekli üretim (CAM) 3D tasarlanmış parçanın üretim süreci olarak adlandırılır. Teknolojinin ilk kullanımı cerrahi planlama ve sahtecerrahi3,4,5için preoperatif model baskı kullanılmıştır. Teknolojinin gelişmesi ile, ameliyatların sanal planlaması ve ameliyat kendisi ve hastanın kemik mükemmel monte hasta özel rekonstrüksiyon implantları yardımcı olmak için cerrahi kılavuzların imalatı takip daha popüler oldu6,7,8,9,10. Bu protokolün amacı, klinisyenlere kendi cerrahi kılavuzlarını oluşturma ve hastaya özel implantları rekonstrüksiyon yeteneği sağlamaktır. Bu yöntem stok plakaları kullanmaktan daha doğrudur, çünkü mükemmel bir şekilde uyar ve belirli kusurun özelliklerine göre tasarlanabilir. Aynı zamanda cerrahın deneyimine olan bağımlılığı azaltır ve çalışma süresini azaltır.

<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

Yaşamın birçok alanında ve özellikle tıpta 3Boyutlu dönemin ortasındayız. Cerrahi disiplin sürekli gelişen 3D planlama ve baskı yeteneklerini kullanarak tıp alanında önemli oyunculardan biridir. Ürünün 3B planlama ve imalatını tanımlamak için bilgisayar destekli tasarım (CAD) ve bilgisayar destekli üretim (CAM) kullanılır. 3D cerrahi kılavuzların ve rekonstrüksiyon implantlarının planlanması ve imalatı neredeyse sadece mühendisler tarafından gerçekleştirilir. Teknoloji deki gelişmeler ve yazılım arayüzleri daha kullanıcı dostu hale geldikçe, planlama ve imalatı klinisyen lere aktarma olasılığı yla ilgili bir soruyu gündeme getirmektedir. Böyle bir değişimin nedenleri açıktır: cerrah ne tasarlamak istediğini biliyor, ve o da neyin mümkün olduğunu ve ameliyathanede kullanılabilir bilir. Ameliyat sırasında herhangi bir senaryoya/beklenmeyen sonuçlara hazırlıklı olmasını sağlar ve cerrahın yaratıcı olmasını ve CAD yazılımını kullanarak yeni fikirlerini ifade etmesini sağlar. Bu yöntemin amacı klinisyenlere kendi cerrahi kılavuzlarını ve rekonstrüksiyon implantlarını oluşturma becerisi sağlamaktır. Bu yazıda, ayrıntılı bir protokol segmentasyon yazılımı ve 3D tasarım yazılımı kullanarak implant planlama kullanarak segmentasyon için basit bir yöntem sağlayacaktır. Segmentasyon yazılımı kullanılarak segmentasyon ve stl dosya üretimini takiben, klinisyen basit bir hastaya özgü rekonstrüksiyon plakası veya kemik grefti konumlandırma için bir beşik ile daha karmaşık bir plaka oluşturabilir. Doğru rezeksiyon, uygun rekonstrüksiyon plaka konumlandırması için delik hazırlama veya kemik grefti hasat ve yeniden şekillendirme için cerrahi kılavuzlar oluşturulabilir. Plaka kırığı sonrası alt çene rekonstrüksiyonu ve travma devam eden yaralanmanın nonunion iyileşmesi ayrıntılı olarak açıklanır.

Kırık, stok temin edilen 40 yaşındaki kadın hasta, daha önceki bir yaralanmadan rekonstrüksiyon fiksasyon plakası ve alt çenesinin sol vücudunda birleşim dışı kırık bölümüne başvurdu. Görüntüleme, kırık fiksasyon plakasını ve alt çenenin mal-pozisyonlu sol segmentini gösterir(Şekil 1). Segmentasyon yazılımı kullanılarak, alt çene segmentasyonu kırık fiksasyon plakasını ayırarak gerçekleştirildi (Ek Şekil 1</s...

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

Bu protokol, kemik kusurlarının yeniden yapılandırılması için 3B planlama ve baskı kullanımını açıklar. Segmentasyon araçlarını 3D modeller ve ardından 3D tasarım yazılımı oluşturmak için ablatif cerrahiye eşlik eden yeniden yapılandırma amaçlı veya ikinci aşama olarak hastaya özel implantlar oluşturmak için kullanıyoruz.

Kemik Liyagisi Rekonstrüksiyonu İçin Hastaya Özel İmplantların 3Boyutlu Planlama ve Basımı

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 ...

Bu protokol kemik defekti olan hastaların sanal tedavi ve yeni cerrahi kılavuz ve fiksasyon plakaları oluşturulmasını sağlar. Bu protokolün kullanılması, implantların ameliyathanede üstün doğruluk ve kısaltılmış çalışma süresi ile kullanıma uygun olana göre sanal olarak oluşturulmasını ve tasarlanmasına olanak tanır. Protokolümüzle planlanan hastaya özel implantlar, doğru 3Boyutlu görüntülemeye dayalı olup, implantların mükemmel bir şekilde takılması ve uygun doku anatomisi, simetrisi ve fonksiyonunun restorasyonuna olanak sağlamasıdır.Bu protokol, kullanıcıların farklı malzemelerden karmaşık modeller veya yapılar tasarlamalarına ve yazdırmalarına ve kemik yenilenmesine izin verme gücü veya yeteneği gibi farklı parametreleri incelemelerine olanak tanır. Bu programlar çok kullanıcı dostu olmasına rağmen, bilgisayar destekli tasarım sürecinde ana zaman alır. Sabır ve uygulama kullanıcı daha iyi ve daha hızlı yardımcı olacaktır.Bu protokol sanal planlamanın birçok adımını içerdiğinden, aşamaları gözlemlemek son derece yararlı olacaktır. 3B yeniden yapılandırılan modelin bölümleçasyonu için, Kemik Segmentasyon menüsü altındaki uygun segmentasyon yazılımında Genel'i seçin ve kaydırma ve kaydırma sırasında istenmeyen segmentleri belirtmek için ilgi segmentini ve eksi aracı belirtmek için artı aracını kullanın. Segmentasyon'u başlatan Ayarla düğmesini kullanın ve yeni kesimi oluşturmak için Uygula'yı tıklatın.İyi bir kemik segmentasyonu gerçekleştirmek için, 3D yeniden yapılandırılan modelde çok sayıda pozitif ve negatif işaret kullanılmalıdır. ve diğer tüm görüşler. Segmentasyon tamamlandığında, işaretleri düzeltin ve gerektiğinde daha iyi doğruluk için yenilerini ekleyin.Dosyaları STL 3D dosyaları olarak dışa aktarın. 3B rekonstrüksiyon implantını tasarlamak için STL dosyalarını 3B tasarım yazılımına aktarın ve kemiği iki parçaya ayırmak için Tıraş aracını kullanın. Kil Taşı menüsünden Kil aracını seçin ve ilgi çekici bölgeyi işaretleyin.İşaretli bölgeyi kopyalayın ve bölgenin konumunu işlemek için nesne listesinde yeni bir özdeş nesne oluşturun. Döndürme ekseninin kemiğin aynı konumda kalacak kısmına ayarlandıklarından emin olmak için Yeniden Konumlandırma'yı seçin ve dönüş eksenini planlandığı gibi ayarlayın. Insan kafatası çoğunlukla simetrik olduğundan, doğru konumlandırma veya eksik veya malpositioned segmentinin yerleşimini elde etmek ve kafatasının merkezinde düzlem ayarlamak için rehberlik için Ayna Kil aracı nı kullanın.Yansıtılan yarısına bağlı olarak, segment döndürmeyi gerektiği gibi gerçekleştirin ve avulsed kemikli parçayı yeniden oluşturmak için Construct Clay menüsünden Kil Ekle aracını kullanın. Eğriler menüsünde, istenen implantın sürekli dış şeklini oluşturmak için Eğri yi seçin. Segmente sağ tıklayın ve kemikli kesimi çoğaltmak için Yinelenen'i seçin.Yeni yinelenen segmentte çalışarak, Detail Clay menüsünde yeniden yapılandırma implantının hacmini oluşturmak için Curve'lu Kabartma'yı seçin. Çizimli implantın dış formunu seçin ve daire şeklindeki imleci kemik yüzeyine çizilen implantın içine yerleştirin. İstenilen parametreleri, en önemlisi implantın kalınlığını kontrol etmek için mesafeyi seçin ve Boolean ve Remove From'u seçmek için yinelenen segmente sağ tıklayın, ardından oluşturulan implantı içeren nesneyi seçin.Vida fiksasyonu veya anjiyogenez için deliklerin gerekli olduğu durumlarda, plaka için deliklerin tasarlandığı paralel bir düzlem oluşturmak için Düzlem Oluştur işlevini kullanın. Düzlemler implanta maksimum paralellik tekonumlandırıldığında, Çizim menüsünde bir daire seçin ve segment içinde istenilen boyut ve konumda daireler oluşturun. Eğriler menüsünde, uçaktan implanta aktarılacak çizimleri belirlemek için Project Sketch seçeneğini kullanın.Vidalar için karşı lavabooluşturmak için, Detail Clay menüsünde, Eğrili Kabartma'yı seçin ve daire şeklindeki imleci segment yüzeyinde işaretlenmiş dairesel alanın içine yerleştirin. SubD Yüzeyler Menüsündeki delikleri tamamlamak için, implanta dik çubuklar oluşturmak için Tel Kesme SubD seçeneğini kullanın. Çubukları kullanarak delikleroluşturmak için Boolean ve Remove From'u seçin ve her çubuğu art arda seçin, Boolean, Remove From ve nesne listesinde Bir İmplant Oluştur'a sağ tıklayarak.İmplantta bir kafes oluşturmak için, planlandığı gibi planlanan kafesin çizimini oluşturmak için Draw Curve'u kullanın. Detail Clay menüsünde, kafesin tasarlanacağı şablon görüntüsünü seçmek için Sarılmış Resimli Kabartma kullanın. Görüntünün beyaz bölgeleri çıkarılır ve siyah alanlar kalır.Tasarımın yönünü ve boyutunu el ile ayarlayın ve oluşturulan ın kalınlığını ayarlayın, ardından Uygula'yı tıklatın. Hastaya özel implant daha sonra üretime hazır olacaktır. Bu görüntüler, daha önceki bir yaralanmadan dolayı stok temin edilmiş rekonstrüksiyon fiksasyon plakası kırılmış ve alt çenesinin sol vücudunda nonunion kırığı olan 40 yaşındaki bir kadın hastadan elde edilmiştir.Kırık fiksasyon plakasının ayrılması nda gösterildiği gibi alt çenenin segmentasyonu yapıldı. 3D tasarım yazılımı kullanılarak, çene nin sol bölümü doğru anatomik konuma yeniden konumlandırıldı. Eksik kemiğin düzgün rekonstrüksiyonu için sağ sağlıklı tarafın yansıtılması yapıldı.Daha sonra hastaya özel implant, fiksasyon vidaları için delikler de dahil olmak üzere tasarlanabilir. Bir mesh ek kemik grefti yerleşimi sağlamak için tasarlanmıştır, sağlıklı tarafı dayalı çene uygun kontura göre ve mesh delikleri ile üstün anjiyogenez sağlamak için. Selektif lazer sinterleme teknolojisi kullanılarak titanyumdan basılan implant ve postoperatif sonuçlar bu görüntülerde görülebilir.Alt çenenin sürekliliğine, sol alt alt çene segmentinin doğru dikey konumuna ve boşlukları doldurmak için hastaya özgü implant kullanılarak yeniden yapılandırılan vücut konturundaki simetriye dikkat edin. Hastaya özel implantı tasarlarken, kesme ve tork kuvvetlerine dayanarak yük taşıyan kuvvetlere izin verecek kadar güçlü minimal büyüklükte bir plakanın planlanması göz önünde bulundurun. Hastaya özel implantlar kranioplasti, ortopedik işlemler için de tasarlanabilir ve tüm organlarda yumuşak doku tasarımı için potansiyel olarak kullanılabilir.Bu protokol şu anda ameliyatlar ve araştırma çalışmaları için yeni implantların planlanmasına olanak sağlar ve sonunda implant biyobaskı ve yabancı malzeme rejenerasyonu kolaylaştırabilir.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

Epilepsi Cerrahisi 3D Multimodalite Görüntü Entegrasyonu ve Bilgisayar destekli Planlama Bir Boru Hattı

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

Mandibulanın Bilgisayar Destekli Rekonstrüksiyonu Için Ameliyat Sonrası Değerlendirme Yönergesi

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

Nöroşirürjide Kompleks İntrakraniyal Tümörlerin Çok Renkli 3D Baskısı

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

Akıllı Telefonda Hasta Modellerini Görüntülemek için Artırılmış Gerçeklik ve 3D Baskıyı Birleştirme

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

Hastaya Özel İmplantların 3Boyutlu Planlama ve Baskı ile Yüz Deformitelerinin Tedavisi

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

İmplantlar İçin Metale Karşı Kayan Eklem Kıkırdağının Biyotribolojik Test ve Analizi

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

Girişimsel Planlama ve Eğitim için 3D Baskılı Kardiyovasküler Fantomların Geliştirilmesi ve Değerlendirilmesi

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

Biyomimetik Kalp Kapağı Broşürleri Üretmek için 3D Baskı ve Elektrospinning'i Birleştirme

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

Bir Hastanın Spesifik Bel Omurunun 3D Baskı Modeli

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 

Pulmoner nodüllerin tanı ve tedavisi için 3D dijital model

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