Name: treatment of facial deformities using 3d planning and printing of patient-specific implants
Uploaded: 2020-05-23T14:00:00
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1. Neupositionierung der Backen
HINWEIS: Dieser Abschnitt wird mit der Bildgebungssoftware (d. h. Dolphin) durchgeführt.
<ol><li>Laden Sie die Gesichtsknochen CT-Bild DICOM-Dateien des Patienten (Abbildung 1A) in die Software durch Die Auswahl der 3D-Taste auf der linken Seite und klicken Sie auf Import New DICOM (Ergänzende Abbildung 1). Geben Sie den 3D-Bearbeitungsmodus ein, indem Sie auf 3D</strong...

<ol>
	<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=.">.</a> Apparatus for production of three-dmensonal objects by stereo thography. , (1986).</li><li>Shilo, D., Emodi, O., Blanc, O., Noy, D., 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=Printing+the+Future-Updates+in+3D+Printing+for+Surgical+Applications.">Printing the Future-Updates in 3D Printing for Surgical Applications.</a> Rambam Maimonides Medical Journal. 9 (3), 20 (2018).</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>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>Lauren, M., McIntyre, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+computer-assisted+method+for+design+and+fabrication+of+occlusal+splints.">A new computer-assisted method for design and fabrication of occlusal splints.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 133 (4), 130-135 (2008).</li><li>Song, K. -. G., Baek, S. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+accuracy+of+the+three-dimensional+virtual+method+and+the+conventional+manual+method+for+model+surgery+and+intermediate+wafer+fabrication.">Comparison of the accuracy of the three-dimensional virtual method and the conventional manual method for model surgery and intermediate wafer fabrication.</a> Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, and Oral Radiology. 107 (1), 13-21 (2009).</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>Hanafy, M., Akoush, Y., Abou-ElFetouh, A., Mounir, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precision+of+orthognathic+digital+plan+transfer+using+patient-specific+cutting+guides+and+osteosynthesis+versus+mixed+analogue-digitally+planned+surgery:+a+randomized+controlled+clinical+trial.">Precision of orthognathic digital plan transfer using patient-specific cutting guides and osteosynthesis versus mixed analogue-digitally planned surgery: a randomized controlled clinical trial.</a> International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 49 (1), 62-68 (2019).</li><li>Tack, P., Victor, J., Gemmel, P., Annemans, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D-printing+techniques+in+a+medical+setting:+a+systematic+literature+review.">3D-printing techniques in a medical setting: a systematic literature review.</a> Biomedical Engineering Online. 15 (1), 115 (2016).</li></ol>

Die 3D-Planung und der Druck ist eine der am schnellsten entwickelnden Methoden im chirurgischen Bereich. Es ist nicht nur ein vielversprechendes Werkzeug für die Zukunft, sondern ein praktisches Werkzeug, das heutzutage für hochpräzise chirurgische Ergebnisse und patientenspezifische Lösungen eingesetzt wird. Es ermöglicht hochgenaue Ergebnisse und reduziert die Abhängigkeit von der Erfahrung des Chirurgen10. Es löst viele der Nachteile der früheren alten Mode chirurgische Naden, aber die...

Der 3D-Druck ist ein additives Verfahren, das auf der schrittweisen Platzierung von Schichten aus verschiedenen Materialien basiert und so 3D-Objekte erzeugt. Es wurde ursprünglich für Rapid Prototyping entwickelt und 1984 von Charles Hull eingeführt, der als Erfinder der Stereolithographie-Methode auf der Grundlage von Erstarrungsschichten von Photopolymerharz1gilt. Technologische Fortschritte in der virtuellen Planung von Operationen sowie planung und Druck von patientenspezifischen Implantaten entwickeln sich ständig weiter. Innovationen entstehen sowohl im Bereich der computergestützten Designsoftware (CAD) als auch in den 3D-Drucktechnologien2. Gleichzeitig mit technologischen Entwicklungen werden Software und Drucker benutzerfreundlicher. Dies verkürzt die Zeit für Planung und Druck und ermöglicht dem Chirurgen die Möglichkeit, seine Operationen zu planen und seine eigenen patientenspezifischen chirurgischen Führungen und Fixierungsplatten in einem Feld zu erstellen, das ausschließlich ein "Spielplatz" eines Ingenieurs war. Diese Entwicklungen ermöglichen es Auch Chirurgen und Ingenieuren, neue Anwendungen und Designs von patientenspezifischen Implantaten3,4,5einzuführen.
Eine dieser Anwendungen ist die 3D-Planung orthognathistischer Operationen, gefolgt von der 3D-Planung und dem Druck von chirurgischen Führungen und patientenspezifischen Fixierungsplatten. Historisch wurden orthognathischen Operationen mit Artikulatoren geplant. Ein Gesichtsbogen wurde verwendet, um die Beziehung des Oberkiefers zum temporomandibulären Gelenk zu registrieren und so die Abgüsse des Patienten im Artikulator zu positionieren. Später wurden die chirurgischen Bewegungen an den Gussteilen durchgeführt und ein Acryl-Wafer wurde vorbereitet, um bei der richtigen Positionierung der Kiefer während der Operation zu helfen. Diese Methode wurde viele Jahre lang verwendet und wird heute noch von den meisten verwendet, aber die Verwendung von Kegelstrahl-Computertomographie (CT) zusammen mit intraoralen Scannern und CAD-Software ermöglichte eine genaue Planung, schonen den Bedarf an Facebows oder Gussteilen und in Richtung der Schaffung digital geplanter Wafer6. Diese Methode reduzierte die Ungenauigkeit der manuellen Manipulation und Messungen, hatte aber immer noch Fehler, einschließlich der Verwendung des instabilen Unterkiefers als Bezugspunkt für die Positionierung des Oberkiefers und mangelnde Kontrolle über die vertikale Positionierung des Oberkiefers7. So wurde eine neue Methode eingeführt. Diese Methode wird als "waferless" Chirurgie bezeichnet und basiert auf der anatomischen Neupositionierung der Kiefer mit chirurgischen Schneidführungen und patientenspezifischer Fixierung Titanplatten8. Diese Methode löst die Zuvor beschriebenen Nachteile der zuvor beschriebenen digitalen Wafermethode. Wir beschreiben diese Methode, die dem Chirurgen völlige Freiheit bei der Planung dieser Operationen auf patientenspezifische Weise, mit minimalen möglichen Fehlern und Ungenauigkeiten ermöglicht. Diese Methode ermöglicht eine "waferlose" Operation, was bedeutet, dass es nicht notwendig ist, den gegensätzigen Kiefer als Referenz für die Neupositionierung der Knochen zu verwenden, wodurch die ungenauigkeiten, die sich aus dieser Abhängigkeit ergeben, verringert werden9.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:751px;" width="750">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dolphin imaging software</td>
			<td style="width:207px;">Dolphin Imaging Systems LLC (Patterson Dental Supply, Inc)</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td style="width:167px;">3D analysis and virtual planning of orthognathic surgeries</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Geomagic Freeform</td>
			<td style="width:207px;">3D systems</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Sculpted Engineering Design</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

treatment of facial deformities using 3d planning and printing of patient-specific implants

Technologische Fortschritte in der chirurgischen Planung und patientenspezifische Implantate entwickeln sich ständig weiter. Man kann entweder die Technologie übernehmen, um bessere Ergebnisse zu erzielen, auch in der weniger erfahrenen Hand, oder ohne sie weitermachen. Da sich die Technologie entwickelt und benutzerfreundlicher wird, glauben wir, dass es an der Zeit ist, dem Chirurgen die Möglichkeit zu geben, seine Operationen zu planen und seine eigenen patientenspezifischen chirurgischen Führungen und Fixierungsplatten zu erstellen, die ihm die volle Kontrolle über den Prozess ermöglichen. Wir präsentieren hier ein Protokoll zur 3D-Planung der Operation, gefolgt von der 3D-Planung und dem Druck von chirurgischen Führungen und patientenspezifischen Fixierungsimplantaten. Dabei verwenden wir zwei kommerzielle computergestützte Design-Software (CAD). Wir verwenden auch einen fused deposition modeling Drucker für die chirurgischen Führungen und einen selektiven Lasersinterdrucker für die Titan-Patienten-spezifischen Fixierungsimplantate. Das Verfahren umfasst die Bildgebungserfassung (CT), die 3D-Segmentierung des Schädels und der Gesichtsknochen aus der CT, die 3D-Planung der Operationen, die 3D-Planung des patientenspezifischen Fixierungsimplantats entsprechend der Endposition der Knochen, die 3D-Planung von chirurgischen Leitfäden für die Durchführung einer genauen Osteotomie und die Vorbereitung des Knochens für die Fixierungsplatten sowie den 3D-Druck der chirurgischen Leitfäden und der patientenspezifischen Fixierungsplatten. Die Vorteile der Methode sind die volle Kontrolle über die Operation, geplante Osteotomien und Fixierungsplatten, signifikante Preissenkung, Verkürzung der Betriebsdauer, überlegene Leistung und hochpräzise Ergebnisse. Zu den Einschränkungen gehört die Notwendigkeit, die CAD-Programme zu beherrschen.

Um die klinische Anwendung der Methode zu beobachten, stellen wir einen Fall einer 23-jährigen Frau vor. Sie litt in einem jüngeren Alter an kondylarer Hyperplasie, was zu einer Asymmetrie beider Kiefer führte. Abbildung 1A zeigt den retrognathischen Oberkiefer und den prognathischen Unterkiefer, die die Diskrepanzen zwischen den Kiefern aufweisen. In der Frontalansicht kann die starke Asymmetrie anhand der gelben und roten Linien detailliert beobachtet werden. Mit der Bildgebungssoftware...

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

Da sich die Technologie entwickelt und benutzerfreundlicher wird, sollte die Planung von Operationen und patientenspezifischen chirurgischen Führungen und Fixierungsplatten vom Chirurgen durchgeführt werden. Wir präsentieren ein Protokoll zur 3D-Planung von orthognathischen Skelettbewegungen und zur 3D-Planung und zum Druck von patientenspezifischen Fixierungsplatten und chirurgischen Führungen.

Behandlung von Gesichtsdeformitäten durch 3D-Planung und Druck patientenspezifischer Implantate

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

Dieses Protokoll erleichtert die virtuelle Behandlung von Patienten mit Gesichtsdeformitäten und die Erstellung neuer chirurgischer Leitfäden und Fixierungsplatten für die operation, die wir planen. Die Vorteile dieser Technik sind die vollständige chirurgische Kontrolle, die Fähigkeit, Osteotomien und Fixierungsplatten zu planen, eine deutlich reduzierte Kosten und Operationsdauer, eine überlegene Leistung und hochpräzise Ergebnisse. Diese Technik kann mit jedem chirurgischen Eingriff verwendet werden, der knöcherne Veränderungen erfordert, da es die Erstellung von personalisierten chirurgischen Führungen und Befestigungsplatten ermöglicht.Wir verwenden derzeit dieses Protokoll für Forschungsstudien an Kaninchen mit personalisierten Gerüsten. Auch diese Programme sind sehr benutzerfreundlich. Es kann einige Zeit dauern, den computergestützten Entwurfsprozess zu meistern.Patienten und Praxis helfen beim Lernprozess. Da die Methode auf virtueller Planung basiert, kann es sehr hilfreich sein, jede Phase des Prozesses zu beobachten. Um die Neupositionierung des Kiefers zu planen, laden Sie die Gesichtsknochentomographie des Patienten in die entsprechende Bildgebungssoftware.Um in den Bearbeitungsmodus für zukünftige Bearbeitungssitzungen zu wechseln, klicken Sie auf 3D und Bearbeiten. Verwenden Sie die Orientierungsschaltfläche, um das 3D-Bild auszurichten, und verwenden Sie die Build-Röntgentasten, um ein Panoramabild zu erstellen. Open Tools, Orthognathic chirurgische Planung, starten Sie neue Aufarbeitung und positionieren Sie die Segmente innerhalb des Panoramabildes.Schneiden Sie jedes Segment zu, um den Bereich des entsprechenden Knochens zu enthalten, und wählen Sie die entsprechende Osteotomie für den Patienten aus, indem Sie die gelben Kreise bewegen, um die genaue Position der Osteotomielinien zu markieren. Klicken Sie dann auf jeden Ort, um den Ort für jedes Wahrzeichen von Interesse zu markieren. Um Bewegungen von Bone-Segmenten durchzuführen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Eingabebewegungen und wählen Sie die Eingabebewegungen mithilfe der Tastatur aus, um den Knochen an die richtige Position zu verschieben.Um die Bewegung wichtiger Markierungen zu verfolgen, klicken Sie auf Optionen behandeln, und wählen Sie in Messtabellen den Markierungsversatz anzeigen aus. Verwenden Sie dann die Schiebeleiste, die Exportsegmente und die STL-Schaltfläche, um die STL-Dateien der Pre- und einer in der postoperativen Phase der Knochenpositionen zu exportieren. Um die spezifischen Fixierungsplatten und chirurgischen Leitfäden des Patienten vorzubereiten, importieren Sie die STL-Dateien, die die Position des Oberkiefers und des Mittelgesichts nach der Osteotomie und die Neupositionierung zur endstation zeigen, in das entsprechende 3D-Design-Softwareprogramm.Wählen Sie im Menü Ebenen die Option Ebene erstellen aus, und verschieben Sie die Ebene parallel zum Knochen, an dem die Platte platziert wird. Verwenden Sie eine Kreisform aus dem Skizzenmenü, um einen Kreis mit einer Fürdiergröße der zu verwendenden Schrauben zu erstellen und einen drei Millimeter größeren zweiten Kreis um den vorherigen Kreis zu erstellen, um die Befestigungsplatte zu skizzieren. Platzieren Sie Kopien der Kreise über den Schraubenpositionen.Wählen Sie unter Kurven das Projektskizzenwerkzeug aus, um die Kreise auszuwählen, die von der Ebene auf den Knochen übertragen werden sollen. Um die äußeren Kreise für das Design der äußeren Grenzplatte zu verbinden, wählen Sie das geteilte Werkzeug aus, und definieren Sie den Teil des Kreises, der entfernt wird, um eine Verbindung zu den angrenzenden Kreisen zu ermöglichen. Wählen Sie mit der Auswahloption den definierten Teil des Kreises aus und löschen Sie ihn.Verbinden Sie mit dem Werkzeug "Zeichnungskurve" die äußeren Kreise, um eine kontinuierliche äußere Form der spezifischen Platte des Patienten zu erstellen. Bevor Sie die Fixierungsplatte erstellen, klicken Sie mit der rechten Maustaste, um das Duplizieren zu duplizieren, und wählen Sie Duplikate aus der Objektliste aus, um den Oberkiefer zu duplizieren. Wählen Sie im Menü "Detail Ton" die Prägung mit Kurvenwerkzeug aus, um das Volumen der Fixierungsplatte basierend auf den zuvor projizierten Kurven zu ändern.Wählen Sie die äußere Formkurve aus, und platzieren Sie den kreisförmigen Cursor auf der Oberfläche der geformten Platte auf der zu prägenden Seite. Stellen Sie die Parameter der Funktion hauptsächlich den Abstand ein, um die Dicke der zukünftigen Befestigungsplatte zu steuern und die Platte vom Oberkiefer zu trennen. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Original-Oberkiefer und klicken Sie auf Boolean, Entfernen Sie einen Oberkiefer mit Platte.Um die Bohrungen für die Schrauben zu erstellen, wählen Sie die zu schneidenden Kreise aus, und wählen Sie im Menü Sub D-Oberflächen das Werkzeug Drahtschnitt Sub D in den Kreisen von Interesse aus, um Stäbe senkrecht zur Platte in der Größe der gewünschten Bohrungen zu erstellen. Verwenden Sie dann Boolean und entfernen Sie aus, um jede Stange auszuwählen, die von der Platte subtrahiert werden soll. Um die Führungen zu erstellen, positionieren Sie den Oberkiefer an seiner ursprünglichen Position, jedoch mit den markierten Schraubenlöchern.Wählen Sie im Menü Ton auswählen die Option Stücke registrieren aus, und wählen Sie die obere Job-Post-Bewegung für die Quelle im Oberkiefer und im Mittelgesicht vor der Bewegung für das Ziel aus. Es ist wichtig, die Maxilla mit den Fixierplattenlöchern auszurichten, um sicherzustellen, dass die chirurgische Führungsplanung auf der richtigen Position der letzten Löcher basiert. Erstellen Sie dann auf der Grundlage neu positionierter Löcher die chirurgischen Führungen, wie sie für die Befestigungsplatten demonstriert wurden.In diesen Bildern werden der retrognathischen Oberkiefer und der prognathischen Unterkiefer einer 23-jährigen Frau gezeigt, die in jüngerem Alter an kondylarer Hyperplasie litt und die Unterschiede zwischen den Kiefern aufweist. In der Frontalansicht ist die starke Asymmetrie noch deutlicher zu beobachten. Mit hilfegebender Software kann ein chirurgischer Behandlungsplan auf Basis der lateralen cephalometrischen Analyse durchgeführt werden.Die 3D. STL-Dateien wurden sowohl in vor- als auch nach geplanten knöchernen Bewegungsschritten in die 3D-Designsoftware importiert, um die Planung der patientenspezifischen Fixierungsplatte zu ermöglichen. Der chirurgische Leitfaden wurde dann geplant und die Platte konnte dann mittels bimaxillärer Chirurgie implantiert werden, was zu einer Korrektur der schweren Kieferasymmetrie und Diskrepanzen führte.Diese Methode kann auf fast jeden chirurgischen Knochen sowohl für die Erstellung von chirurgischen Führungen als auch für die Erstellung von Fixierungsplatten nach Ablationsoperationen oder Frakturbehandlungen angewendet werden. Diese Technik erleichtert die Erstellung neuartiger chirurgischer Führungen und Platten. Zum Beispiel haben wir Bruchreduktionsführungen für den Einsatz im Operationssaal erstellt.

Research

JoVE Journal

Medicine

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Eine Pipeline für 3D Multimodalität Bildintegration und Computergestützte Planung in der Epilepsie-Chirurgie

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