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. Reposicionamiento de las mandíbulas
NOTA: Esta sección se realiza utilizando el software de imágenes (es decir, Dolphin).
<ol><li>Cargue los huesos faciales CT image DICOM files of the patient (Figura 1A) en el software seleccionando el botón 3D a la izquierda y haciendo clic en Import New DICOM (Supplemental Figure 1). Entrar en el modo de edición 3D haciendo clic en 3D Editar</...

<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>

La planificación e impresión 3D es uno de los métodos en evolución más rápida en el campo quirúrgico. No es sólo una herramienta prometedora para el futuro, sino una herramienta práctica utilizada hoy en día para resultados quirúrgicos de alta precisión y soluciones específicas para el paciente. Permite resultados muy precisos y reduce la dependencia de la experiencia del cirujano10. Resuelve muchas de las desventajas de los métodos quirúrgicos de moda antigua anteriores, pero los c...

La impresión 3D es un método aditivo basado en la colocación gradual de capas a partir de diferentes materiales, creando así objetos 3D. Fue desarrollado originalmente para la creación rápida de prototipos y fue introducido en 1984 por Charles Hull, quien es considerado el inventor del método de estereolitografía basado en la solidificación de capas de resina de fotopolímero1. Los avances tecnológicos en la planificación virtual de cirugías y la planificación e impresión de implantes específicos para el paciente están en constante evolución. Las innovaciones surgen tanto en el campo del software de diseño asistido por ordenador (CAD) como en las tecnologías de impresión 3D2. Simultáneamente a los desarrollos tecnológicos, el software y las impresoras se vuelven más fáciles de usar. Esto acorta el tiempo necesario para la planificación e impresión y permite al cirujano la opción de planificar sus operaciones y crear sus propias guías quirúrgicas específicas para el paciente y placas de fijación en un campo que era exclusivamente el "patio de recreo" de un ingeniero. Estos desarrollos también permiten a los cirujanos e ingenieros introducir nuevas aplicaciones y diseños de implantes específicos del paciente3,4,5.
Una de estas aplicaciones es la planificación 3D de cirugías ortognáticas seguida de la planificación 3D y la impresión de guías quirúrgicas y placas de fijación específicas del paciente. Históricamente, las cirugías ortognáticas fueron planeadas usando articuladores. Se utilizó una codo facial para registrar la relación de la mandíbula superior con la articulación temporomandibular colocando así los moldes del paciente en el articulador. Más tarde, los movimientos quirúrgicos se realizaron en los moldes y se preparó una oblea acrílica para ayudar con el posicionamiento adecuado de las mandíbulas durante la cirugía. Este método se utilizó durante muchos años y todavía se utiliza hoy en día por la mayoría, pero la utilización de la tomografía computarizada de haz de cono (TC) junto con escáneres intraorales y software CAD permitieron una planificación precisa, ahorrando la necesidad de codos o moldes y avanzando hacia la creación de obleas planificadas digitalmente6. Este método redujo la inexactitud de la manipulación manual y las mediciones, pero todavía tenía defectos incluyendo el uso de la mandíbula inferior inestable como punto de referencia para la colocación de la mandíbula superior y la falta de control sobre el posicionamiento vertical de la mandíbula superior7. Por lo tanto, se introdujo un nuevo método. Este método se denomina cirugía "sin obleas" y se basa en el reposicionamiento de las mandíbulas anatómicamente utilizando guías de corte quirúrgicas y placas de titanio de fijación específicas del paciente8. Este método resuelve las desventajas del método de oblea digital descrito anteriormente. Describiremos este método, que permite al cirujano una completa libertad en la planificación de estas cirugías de una manera específica del paciente, con errores e inexactitudes mínimas posibles. Este método permite una cirugía "sin obleas", lo que significa que no hay necesidad de utilizar la mandíbula opuesta como referencia para reposicionar los huesos, disminuyendo así las imprecisiones derivadas de esta dependencia9.

<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

Los avances tecnológicos en la planificación quirúrgica y los implantes específicos del paciente están en constante evolución. Uno puede adoptar la tecnología para lograr mejores resultados, incluso en la mano menos experimentada, o continuar sin ella. A medida que la tecnología se desarrolla y se vuelve más fácil de usar, creemos que es hora de permitir al cirujano la opción de planificar sus operaciones y crear sus propias guías quirúrgicas específicas del paciente y placas de fijación que le permiten un control total sobre el proceso. Presentamos aquí un protocolo para la planificación 3D de la operación seguido de la planificación 3D y la impresión de guías quirúrgicas e implantes de fijación específicos del paciente. Durante este proceso utilizamos dos software de diseño asistido por computadora (CAD) comercial. También utilizamos una impresora de modelado de deposición fusionada para las guías quirúrgicas y una impresora selectiva de sinterización láser para los implantes de fijación específicos del paciente de titanio. El proceso incluye la adquisición por imágenes por tomografía computarizada (TC), la segmentación 3D del cráneo y los huesos faciales de la TC, la planificación 3D de las operaciones, la planificación 3D del implante de fijación específico del paciente de acuerdo con la posición final de los huesos, la planificación 3D de guías quirúrgicas para realizar una osteotomía precisa y preparar el hueso para las placas de fijación, y la impresión 3D de las guías quirúrgicas y las placas de fijación específicas del paciente. Las ventajas del método incluyen un control total sobre la cirugía, osteotomías planificadas y placas de fijación, reducción significativa en el precio, reducción en la duración de la operación, rendimiento superior y resultados altamente precisos. Las limitaciones incluyen la necesidad de dominar los programas CAD.

Para observar el uso clínico del método, presentamos un caso de una hembra de 23 años. Sufría de hiperplasia condylar a una edad más temprana en el cóndilo derecho, lo que resultó en asimetría de ambas mandíbulas. La Figura 1A muestra la mandíbula superior retrognatica y la mandíbula inferior prognatica que exhiben las discrepancias entre las mandíbulas. En la vista frontal, la asimetría severa se puede observar como se detalla utilizando las líneas amarillas y rojas. Utilizand...

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

A medida que la tecnología se desarrolla y se vuelve más fácil de usar, la planificación de las operaciones y las guías quirúrgicas específicas del paciente y las placas de fijación deben ser realizadas por el cirujano. Presentamos un protocolo para la planificación 3D de movimientos esqueléticos ortognónicos y la planificación e impresión 3D de placas de fijación específicas del paciente y guías quirúrgicas.

Tratamiento de deformidades faciales mediante planificación 3D e impresión de implantes específicos para el paciente

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

Este protocolo facilita el tratamiento virtual de pacientes con deformidades faciales y la creación de nuevas guías quirúrgicas y placas de fijación para la operación que estamos planeando. Las ventajas de esta técnica incluyen el control quirúrgico completo, la capacidad de planificar osteotomías y placas de fijación, un costo y duración significativamente reducidos, un rendimiento superior y resultados altamente precisos. Esta técnica se puede utilizar con cualquier intervención quirúrgica que requiera alteraciones óseas ya que permite la creación de guías quirúrgicas personalizadas y placas de fijación.Actualmente estamos usando este protocolo para estudios de investigación en conejos usando andamios personalizados. También estos programas son muy fáciles de usar. Puede llevar tiempo dominar el proceso de diseño asistido por computadora.Los pacientes y la práctica ayudarán con el proceso de aprendizaje. Como el método se basa en la planificación virtual, observar cada etapa del proceso puede ser extremadamente útil. Para planificar el reposicionamiento de la mandíbula, cargue la tomografía computarizada de hueso facial del paciente en el software de imágenes adecuado.Para entrar en el modo de edición para futuras sesiones de edición, haga clic en 3D y Editar. Herramientas abiertas, planificación quirúrgica ortognática, iniciar un nuevo estudio y posicionar los segmentos dentro de la imagen panorámica.Recorte cada segmento para contener el área del hueso correspondiente y seleccione la osteotomía adecuada para el paciente, moviendo los círculos amarillos para marcar la ubicación exacta de las líneas de osteotomía. A continuación, haga clic en cada ubicación para marcar la ubicación de cada punto de referencia de interés. Para realizar movimientos de segmentos óseos, haga clic con el botón derecho y seleccione los movimientos de entrada con el teclado para mover el hueso a la ubicación correcta.Para realizar un seguimiento del movimiento de los puntos de referencia clave, haga clic en Opciones de tratamiento y seleccione desplazamiento de punto de referencia mostrado en las tablas de medida. A continuación, utilice la barra de diapositivas, los segmentos de exportación y el botón STL para exportar los archivos STL de las posiciones óseas de la etapa pre y uno en la etapa postoperatoria. Para preparar las placas de fijación específicas del paciente y las guías quirúrgicas, importe los archivos STL que muestran la posición de la mandíbula superior y la cara media después de la osteotomía y el reposicionamiento a la posición final en el programa de software de diseño 3D apropiado.En el menú Planos, seleccione Crear plano y mueva el plano paralelo al hueso donde se colocará la placa. Utilice una forma de círculo en el menú de bocetos para crear un círculo con un tamaño adecuado para los tornillos que se van a utilizar y cree un segundo círculo más grande de tres milímetros de diámetro alrededor del círculo anterior para delinear la placa de fijación. Coloque copias de los círculos sobre las posiciones del tornillo.En Curvas, utilice la herramienta de croquis de proyecto para seleccionar los círculos que se transferirán desde el plano al hueso. Para conectar los círculos exteriores para el diseño de la placa de borde exterior, seleccione la herramienta de división y defina la parte del círculo que se eliminará para permitir la conexión a los círculos adyacentes. Con la opción de selección, seleccione la parte definida del círculo y elimínela.Usando la herramienta de curva de dibujo, conecte los círculos exteriores para crear una forma externa continua de la placa específica del paciente. Antes de crear la placa de fijación, haga clic con el botón derecho para duplicar y seleccionar duplicado de la lista de objetos para duplicar la mandíbula superior. En el menú Arcilla de detalle, seleccione el relieve con la herramienta curva para modificar el volumen de la placa de fijación en función de las curvas proyectadas anteriormente.Seleccione la curva de forma exterior y coloque el cursor en forma de círculo dentro de la superficie de la placa formada en el lado que se va a grabar. Establezca los parámetros de la función principalmente la distancia para controlar el grosor de la placa de fijación futura y separe la placa de la mandíbula superior. Haga clic con el botón derecho en la mandíbula superior original y haga clic en Boolean, Remove From an upper jaw with plate.Para crear los taladros para los tornillos, seleccione los círculos que se van a cortar y, en el menú Superficies Sub D, seleccione la herramienta sub D de corte de alambre en los círculos de interés para crear varillas perpendiculares a la placa en el tamaño de los taladros deseados. A continuación, utilice Boolean y retire de para seleccionar cada varilla que se va a restar de la placa. Para crear las guías, vuelva a colocar la mandíbula superior en su ubicación original, pero con los orificios de tornillo marcados.En el menú Seleccionar arcilla de movimiento, seleccione Registrar piezas y seleccione el movimiento del puesto de trabajo superior para la fuente en la mandíbula superior y la cara media antes del movimiento del objetivo. Es esencial alinear el maxilar con los orificios de la placa de fijación para garantizar que la planificación de la guía quirúrgica se basará en la posición correcta de los agujeros finales. A continuación, sobre la base de agujeros recién colocados, crear las guías quirúrgicas como se demuestra para las placas de fijación.En estas imágenes, se muestran la mandíbula superior retrognatica y la mandíbula inferior prognamática de una hembra de 23 años que sufría de hiperplasia condylar a una edad más temprana que muestra las discrepancias entre las mandíbulas. En la vista frontal, la asimetría severa se puede observar aún más claramente. Utilizando el software de imágenes como se ha demostrado, se puede realizar un plan de tratamiento quirúrgico basado en el análisis cefalométrico lateral.Los archivos STL 3D. se importaron en el software de diseño 3D en pasos de movimiento óseo previos y posteriores planificados para permitir la planificación de la placa de fijación específica del paciente. La guía quirúrgica fue entonces planeada y la placa podría ser implantada a través de cirugía bimaxilar resultando en la corrección de la asimetría severa de la mandíbula y las discrepancias.Este método se puede aplicar a casi cualquier hueso quirúrgico para la creación de guías quirúrgicas y la creación de placas de fijación después de la cirugía de ablación o tratamiento de fractura. Esta técnica facilita la creación de nuevas guías y placas quirúrgicas. Por ejemplo, hemos creado guías de reducción de fracturas para su uso en la sala de operaciones.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

Una tubería de multimodalidad 3D Image Integración y Planificación asistida por ordenador en la cirugía de la epilepsia

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Investigación

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Impresión 3D multicolor de tumores intracraneales complejos en neurocirugía

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

Planificación e impresión 3D de implantes específicos para el paciente para la reconstrucción de defectos óseos

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

Desarrollo y evaluación de fantasmas cardiovasculares impresos en 3D para la planificación y el entrenamiento intervencionista

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Combinación de impresión 3D y electrohilado para fabricar folletos biomiméticos de válvulas cardíacas

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