Name: treatment of facial deformities using 3d planning and printing of patient-specific implants
Uploaded: 2020-05-23T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Treatment of Facial Deformities using 3D Planning and Printing of Patient-Specific Implants at JoVE.com

Ingen midler ble mottatt for dette arbeidet.

1. Plassering av kjevene
MERK: Denne delen utføres ved hjelp av bildeprogramvaren (dvs. Dolphin).
<ol><li>Last inn ansiktsbein CT-bildet DICOM-filer av pasienten (Figur 1A) inn i programvaren ved å velge 3D-knappen til venstre og klikke Importer ny DICOM (Tilleggsfigur 1). Gå inn i 3D-redigeringsmodus ved å klikke på 3D | Rediger.</li>
	<li>Orienter 3D-bildet ved hjelp av r...

<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>

3D-planlegging og utskrift er en av de raskest utviklende metodene i det kirurgiske feltet. Det er ikke bare et lovende verktøy for fremtiden, men et praktisk verktøy som brukes i dag for svært nøyaktige kirurgiske resultater og pasientspesifikke løsninger. Det gir svært nøyaktige resultater og reduserer avhengigheten av kirurgens erfaring10. Det løser mange av ulempene ved tidligere gamle mote kirurgiske metoder, men kostnadene forsinke full gjennomføring av metoden10</...

3D-utskrift er en additiv metode basert på gradvis plassering av lag fra forskjellige materialer, og dermed skape 3D-objekter. Det ble opprinnelig utviklet for rask prototyping og ble introdusert i 1984 av Charles Hull, som regnes som oppfinneren av stereolitografimetoden basert på størkne lag med fotopolymerharpiks1. Teknologiske fremskritt innen virtuell planlegging av operasjoner og planlegging og utskrift av pasientspesifikke implantater utvikler seg i stadig utvikling. Innovasjoner oppstår både innen dataassistert design (CAD) programvare og2i 3D-utskriftsteknologi2 . Samtidig som utviklingen innen teknologi blir programvaren og skriverne mer brukervennlige. Dette forkorter tiden som kreves for planlegging og utskrift og gjør det mulig for kirurgen å planlegge sin virksomhet og lage sine egne pasientspesifikke kirurgiske guider og fikseringsplater i et felt som utelukkende var en ingeniørs "lekeplass". Denne utviklingen gjør det også mulig for kirurger og ingeniører å introdusere nye applikasjoner og design av pasientspesifikke implantater3,,4,5.
En av disse applikasjonene er 3D-planlegging av ortognathiske operasjoner etterfulgt av 3D-planlegging og utskrift av kirurgiske guider og pasientspesifikke fikseringsplater. Historisk sett var ortognathiske operasjoner planlagt ved hjelp av artikulatorer. En facebow ble brukt til å registrere forholdet mellom overkjeven til temporomandibulær ledd og dermed posisjonere pasientens kaster i artikulatoren. Senere ble de kirurgiske bevegelsene utført på kastene og en akrylwafer var forberedt på å hjelpe til med riktig posisjonering av kjevene under operasjonen. Denne metoden ble brukt i mange år og brukes fortsatt i dag av de fleste, men utnyttelsen av kjeglestrålecomputertomografi (CT) sammen med intra-orale skannere og CAD-programvare tillatt for nøyaktig planlegging, sparer behovet for facebows eller kaster og beveger seg mot etablering av digitalt planlagtwafers6. Denne metoden reduserte unøyaktigheten av manuell manipulasjon og målinger, men hadde fortsatt feil, inkludert bruk av den ustabile underkjeven som referansepunkt for plassering av overkjeven og mangel på kontroll over den vertikale plasseringen av overkjeven7. Dermed ble en ny metode innført. Denne metoden kalles "waferless" kirurgi og er basert på reposisjonering av kjevene anatomisk ved hjelp av kirurgiske kutteguider og pasientspesifikke fikseringtitanplater8. Denne metoden løser ulempene ved den digitale wafer-metoden som er beskrevet før. Vi vil beskrive denne metoden, som gjør at kirurgen kan fullføre friheten i planleggingen av disse operasjonene på en pasientspesifikk måte, med minimale mulige feil og unøyaktigheter. Denne metoden gir mulighet for en "waferless" kirurgi, noe som betyr at det ikke er behov for å bruke den motsatte kjeven som referanse for å flytte beinene, og dermed redusere unøyaktigheter avledet fra denneavhengigheten 9.

<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

Teknologiske fremskritt innen kirurgisk planlegging og pasientspesifikke implantater utvikler seg i stadig utvikling. Man kan enten vedta teknologien for å oppnå bedre resultater, selv i mindre erfarne hånd, eller fortsette uten den. Etter hvert som teknologien utvikler seg og blir mer brukervennlig, mener vi det er på tide å gi kirurgen muligheten til å planlegge sin virksomhet og lage sine egne pasientspesifikke kirurgiske guider og fikseringsplater som gir ham full kontroll over prosessen. Vi presenterer her en protokoll for 3D-planlegging av operasjonen etterfulgt av 3D-planlegging og utskrift av kirurgiske guider og pasientspesifikke fikseringsimplantater. Under denne prosessen bruker vi to kommersielle dataassistert design (CAD) programvare. Vi bruker også en sammensmeltet deponeringsmodelleringsskriver for kirurgiske guider og en selektiv lasersintringsskriver for titanpasientspesifikke fikseringsimplantater. Prosessen inkluderer computertomografi (CT) bildebehandling oppkjøp, 3D segmentering av skallen og ansiktsbein fra CT, 3D planlegging av operasjonene, 3D planlegging av pasientspesifikk fikseringimplantat i henhold til den endelige posisjonen til bein, 3D planlegging av kirurgiske guider for å utføre en nøyaktig osteotomi og forberede beinet for fikseringsplatene, og 3D-utskrift av kirurgiske guider og pasientspesifikke fikseringsplater. Fordelene med metoden inkluderer full kontroll over operasjonen, planlagte osteotomier og fikseringsplater, betydelig reduksjon i pris, reduksjon i driftsvarighet, overlegen ytelse og svært nøyaktige resultater. Begrensninger inkluderer behovet for å mestre CAD-programmene.

For å observere den kliniske bruken av metoden, presenterer vi et tilfelle av en 23 år gammel kvinne. Hun led av kondylær hyperplasi i yngre alder i høyre kondyle som resulterte i asymmetri av begge kjever. Figur 1A viser den retrognathic overkjeven og prognathic underkjeven som viser avvikene mellom kjevene. I frontvisning kan den alvorlige asymmetrien observeres som detaljert ved hjelp av de gule og røde linjene. Ved hjelp av bildeprogramvaren (Tilleggsfigur 1) ble de...

Watch this Scientific Journal Video about Treatment of Facial Deformities using 3D Planning and Printing of Patient-Specific Implants at JoVE.com

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

Etter hvert som teknologien utvikler seg og blir mer brukervennlig, bør planlegging av operasjoner og pasientspesifikke kirurgiske guider og fikseringsplater utføres av kirurgen. Vi presenterer en protokoll for 3D-planlegging av ortognathiske skjelettbevegelser og 3D-planlegging og utskrift av pasientspesifikke fikseringsplater og kirurgiske guider.

Behandling av ansiktsdeformiteter ved hjelp av 3D-planlegging og utskrift av pasientspesifikke implantater

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

Denne protokollen forenkler den virtuelle behandlingen av pasienter med ansiktsdeformiteter og opprettelsen av nye kirurgiske guider og fikseringsplater for operasjonen vi planlegger. Fordelene med denne teknikken inkluderer full kirurgisk kontroll, evnen til å planlegge osteotomier og fikseringsplater, en betydelig redusert kostnad og driftsvarighet, en overlegen ytelse og svært nøyaktige resultater. Denne teknikken kan brukes med enhver kirurgisk inngrep som krever benete endringer som det tillater etablering av personlige kirurgiske guider og fiksering plater.Vi bruker for tiden denne protokollen for forskningsstudier på kaniner ved hjelp av personlige stillas. Også disse programmene er svært brukervennlige. Det kan ta tid å mestre den dataassisterte designprosessen.Pasienter og praksis vil hjelpe til med læringsprosessen. Siden metoden er basert på virtuell planlegging, kan det være svært nyttig å observere hvert trinn i prosessen. For å planlegge kjevereposisjonering, last pasientens ansiktsbenstomografi i riktig bildebehandlingsprogramvare.Hvis du vil gå inn i redigeringsmodus for fremtidige redigeringsøkter, klikker du 3D og Rediger. Bruk retningsknappen til å orientere 3D-bildet og bruke røntgenknappene for å lage et panoramabilde. Åpne Verktøy, Orthognathic kirurgisk planlegging, start ny workup og plasser segmentene i panoramabildet.Beskjær hvert segment for å inneholde området av det tilsvarende beinet og velg riktig osteotomi for pasienten, flytte de gule sirklene for å markere den nøyaktige plasseringen av osteotomilinjene. Klikk deretter på hvert sted for å markere plasseringen for hvert landemerke av interesse. For å utføre bevegelser av beinsegmenter, høyreklikk og velg inndatabevegelser ved hjelp av tastaturet for å flytte beinet til riktig sted.Hvis du vil spore bevegelsen av viktige landemerker, klikker du behandle alternativer og velger viste landemerkeforskyvning i måletabeller. Bruk deretter glidebryteren, eksportsegmentene og STL-knappen til å eksportere STL-filene til pre- og en i postoperative stadium beinposisjoner. For å forberede pasientens spesifikke fikseringsplater og kirurgiske guider, importer STL-filene som viser posisjonen til overkjeven og midtansikten etter osteotomien og reposisjoneringen til den endelige posisjonen til riktig 3D-designprogram.Under Fly-menyen velger du Opprett plan og flytter flyet parallelt med beinet der platen skal plasseres. Bruk en sirkelform fra skissemenyen til å lage en sirkel med en størrelse som passer for skruene som skal brukes, og lag en tre millimeter diameter større andre sirkel rundt forrige sirkel for å skissere fikseringsplaten. Plasser kopier av sirklene over skrueposisjonene.Under kurver bruker du prosjektskisseverktøyet til å velge sirklene som skal overføres fra flyet til beinet. Hvis du vil koble de ytre sirklene for den ytre kantlinjeplateutformingen, velger du delingsverktøyet og definerer den delen av sirkelen som skal fjernes for å tillate tilkobling til de tilstøtende sirklene. Velg den definerte delen av sirkelen ved hjelp av valgalternativet, og slett den.Bruk tegnekurveverktøyet til å koble de ytre sirklene for å skape en kontinuerlig ytre form av pasientens spesifikke plate. Før du oppretter fikseringsplaten, høyreklikker du for å duplisere og velg duplikat fra objektlisten for å duplisere overkjeven. I Detaljleire-menyen velger du preg med kurveverktøy for å endre volumet på fikseringsplaten basert på de tidligere projiserte kurvene.Merk den ytre figurkurven, og plasser den sirkelformede markøren inni på overflaten av den formede platen på siden som skal preges. Still inn parametrene for funksjonen hovedsakelig avstanden til å kontrollere tykkelsen på den fremtidige fikseringsplaten og skille platen fra overkjeven. Høyreklikk den opprinnelige overkjeven og klikk boolsk, Fjern fra en overkjeve med plate.For å lage hullene for skruene, velg sirklene som skal kuttes, og i Sub D-overflater-menyen velger du wire cut sub D-verktøyet i sirkler av interesse for å lage stenger vinkelrett på platen i størrelsen på de ønskede hullene. Bruk deretter boolsk og fjern fra for å velge hver stang som skal trekkes fra platen. For å lage støttelinjene, flytt overkjeven til sin opprinnelige plassering, men med skruehullene merket.Under Velg flytt leire-menyen velger du Registrer brikker og velger øvre jobbpostbevegelse for kilden i overkjeven og midtsiden før bevegelsen for målet. Det er viktig å justere maxillaen etter fikseringsplatehullene for å sikre at planleggingen av kirurgisk guide vil være basert på riktig posisjon av de endelige hullene. Deretter, basert på nyposisjonerte hull, lag kirurgiske guider som demonstrert for fikseringsplatene.På disse bildene vises den retrognatiske overkjeven og den prognatiske underkjeven til en 23 år gammel kvinne som led av kondylarhyperplasi i yngre alder som viser avvikene mellom kjevene. I frontal visningen kan den alvorlige asymmetrien observeres enda tydeligere. Ved hjelp av bildebehandlingsprogramvare som demonstrert, kan en kirurgisk behandlingsplan basert på den laterale cephalometriske analysen utføres.De 3D. STL filene ble importert til 3D design programvare i både pre og post planlagt benete bevegelse trinn for å tillate planlegging av pasientens spesifikke fiksering plate. Den kirurgiske veiledningen ble deretter planlagt, og platen kunne deretter implanteres via bimaxillary kirurgi som resulterer i korreksjon av alvorlig kjeveasymmetri og avvik.Denne metoden kan brukes på nesten alle kirurgiske bein for både etablering av kirurgiske guider og opprettelse av fikseringsplater etter ablasjonskirurgi eller bruddbehandling. Denne teknikken forenkler etableringen av nye kirurgiske guider og plater. Vi har for eksempel laget bruddreduksjonsveiledninger for bruk i operasjonsrommet.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

En rørledning for 3D Multimodalitet Bilde Integrerings- og Datamaskinassistert planlegging i Epilepsi Surgery

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

Radiation Planning Assistant - A Streamlined, Fully Automated Radiotherapy Treatment Planning System

Stråling planlegging assistent - en strømlinjeformet, helautomatisk strålebehandling behandling planlegging System

The Radiation Planning Assistant (RPA) is a system developed for the fully automated creation of radiotherapy treatment plans, including volume-modulated ...

Multicolor 3D Printing of Complex Intracranial Tumors in Neurosurgery

Flerfarget 3D-utskrift av komplekse intrakraniell svulster i nevrokirurgi

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

Kombinere utvidet virkelighet og 3D-utskrift for å vise pasient modeller på en smarttelefon

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

Novel Percutaneous Approach for Deployment of 3D Printed Coronary Stenosis Implants in Swine Models of Ischemic Heart Disease

Roman Perkutan Tilnærming for distribusjon av 3D trykt koronar Stenose implantater i Swine Modeller av iskemisk hjertesykdom

Minimally invasive methods for creating models of focal coronary narrowing in large animals are challenging. Rapid prototyping using three-dimensionally ...

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

3D Planlegging og utskrift av pasientspesifikke implantater for rekonstruksjon av bendefekter

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 ...

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

Utvikling og evaluering av 3D-trykte kardiovaskulære fantomer for intervensjonsplanlegging og opplæring

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

Kombinere 3D-printing og elektrospinning for å produsere biomimetiske hjerteklaffbrosjyrer

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

3D-utskriftsmodell av pasientens spesifikke lumbale vertebra

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 

En 3D digital modell for diagnostisering og behandling av lungeknuter

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