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 finansiering erhölls för detta arbete.

1. Ompositionering av käftarna
Obs: Detta avsnitt utförs med hjälp av bildhanteringsprogram (dvs. Dolphin).
<ol><li>Ladda ansiktsbenen CT-bilden DICOM-filer av patienten (figur 1A) i programvaran genom att välja 3D-knappen till vänster och klicka på Importera nya DICOM (Supplemental Figur 1). Gå in i 3D-redigeringsläge genom att klicka på 3D | Redigera.</li>
	<li>Rikta ...

<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-planering och tryckning är en av de snabbast föränderliga metoderna inom det kirurgiska området. Det är inte bara ett lovande verktyg för framtiden, men ett praktiskt verktyg som används idag för mycket exakta kirurgiska resultat och patientspecifika lösningar. Det möjliggör mycket exakta resultat och minskar beroendet av kirurgens erfarenhet10. Det löser många av nackdelarna med tidigare gammaldags kirurgiska metoder, men kostnaderna fördröja det fullständiga genomförandet av ...

3D-utskrift är en additiv metod baserad på gradvis placering av lager från olika material, vilket skapar 3D-objekt. Det utvecklades ursprungligen för rapid prototyping och introducerades 1984 av Charles Hull, som anses uppfinnaren av stereolitografimetoden baserad på stelnande lager av fotopolymerharts1. Tekniska framsteg inom virtuell planering av operationer och planering och tryckning av patientspecifika implantat utvecklas ständigt. Innovationer uppstår både inom området datorstödd design (CAD) och i 3D-utskriftsteknik2. Samtidigt som teknikens utveckling blir programvaran och skrivarna mer användarvänliga. Detta förkortar den tid som krävs för planering och tryckning och ger kirurgen möjlighet att planera sin verksamhet och skapa sina egna patientspecifika kirurgiska guider och fixeringsplattor inom ett fält som uteslutande var en ingenjörs "lekplats". Denna utveckling gör det också möjligt för kirurger och ingenjörer att införa nya tillämpningar och mönster av patientspecifikaimplantat 3,,4,5.
En av dessa tillämpningar är 3D-planering av orthognathic operationer följt av 3D-planering och utskrift av kirurgiska guider och patientspecifika fixering plattor. Historiskt sett planerades orthognathic operationer med hjälp av articulators. En ansiktsbåge användes för att registrera förhållandet mellan överkäken till temporomandibular gemensamma därmed positionering patientens kastar i articulator. Senare utfördes kirurgiska rörelser på avgjutningar och en akryl rån var beredd att hjälpa till med korrekt placering av käkarna under kirurgi. Denna metod användes i många år och används fortfarande numera av de flesta, men utnyttjandet av konstråle datortomografi (CT) tillsammans med intraorala skannrar och CAD-programvara tillåtet för korrekt planering, skona behovet av facebows eller kastar och gå mot skapandet av digitalt planerade rån6. Denna metod minskade felaktigheten i manuell manipulation och mätningar men hade fortfarande brister inklusive att använda den instable underkäken som referenspunkt för positionering av överkäken och brist på kontroll över den vertikala placeringen av överkäken7. Således infördes en ny metod. Denna metod kallas "waferless" kirurgi och är baserad på ompositionering av käftarna anatomiskt med kirurgiska skärguider och patientspecifika fixering titanplattor8. Den här metoden löser nackdelarna med den digitala wafer-metoden som beskrivs tidigare. Vi kommer att beskriva denna metod, som gör det möjligt för kirurgen fullständig frihet att planera dessa operationer på ett patientspecifikt sätt, med minimala eventuella fel och felaktigheter. Denna metod möjliggör en "waferless" kirurgi, vilket innebär att det inte finns något behov av att använda den motsatta käken som referens för ompositionering av benen, vilket minskar felaktigheter som härrör från denna tillit9.

<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

Tekniska framsteg inom kirurgisk planering och patientspecifika implantat utvecklas ständigt. Man kan antingen anta tekniken för att uppnå bättre resultat, även i den mindre erfarna handen, eller fortsätta utan den. I takt med att tekniken utvecklas och blir mer användarvänlig anser vi att det är dags att ge kirurgen möjlighet att planera sin verksamhet och skapa egna patientspecifika kirurgiska guider och fixeringsplattor som ger honom full kontroll över processen. Vi presenterar här ett protokoll för 3D-planering av operationen följt av 3D-planering och utskrift av kirurgiska guider och patientspecifika fixeringsimplantat. Under denna process använder vi två kommersiella datorstödd design (CAD) programvara. Vi använder också en smält deposition modellering skrivare för kirurgiska guider och en selektiv laser sintring skrivare för titan patientspecifika fixering implantat. Processen omfattar datortomografi (CT) bildframställning förvärv, 3D-segmentering av skallen och ansiktsben från CT, 3D planering av verksamheten, 3D-planering av patientspecifika fixeringsimplantat enligt den slutliga positionen av benen, 3D planering av kirurgiska guider för att utföra en exakt osteotomi och förbereda benet för fixering plattor, och 3D-utskrift av kirurgiska guider och patientspecifika fixering plattor. Fördelarna med metoden inkluderar full kontroll över operationen, planerade osteotomier och fixeringsplattor, betydande prisminskning, minskning av operationstiden, överlägsen prestanda och mycket exakta resultat. Begränsningar inkluderar behovet av att behärska CAD-program.

För att observera den kliniska användningen av metoden presenterar vi ett fall av en 23-årig kvinna. Hon led av condylar hyperplasi vid en yngre ålder i rätt condyle resulterar i asymmetri av båda käftarna. Figur 1A visar retrognathic överkäken och prognathic underkäken uppvisar avvikelser mellan käftarna. I frontvyn kan den allvarliga asymmetrin observeras som detaljerad med hjälp av de gula och röda linjerna. Med hjälp av bildbehandlingsprogrammet (Supplemental Figure...

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

I takt med att tekniken utvecklas och blir mer användarvänlig bör kirurgen utföra planering av operationer och patientspecifika kirurgiska guider och fixeringsplattor. Vi presenterar ett protokoll för 3D-planering av orthognathic skelettrörelser och 3D planering och utskrift av patient-specifika fixering plattor och kirurgiska guider.

Behandling av ansiktsmissbildningar med hjälp av 3D-planering och tryckning av patientspecifika implantat

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

Detta protokoll underlättar virtuell behandling av patienter med ansiktsmissbildningar och skapandet av nya kirurgiska guider och fixeringsplattor för den operation vi planerar. Fördelarna med denna teknik inkluderar full kirurgisk kontroll, förmågan att planera osteotomier och plåtar fixering, en betydligt reducerad kostnad och drift varaktighet, en överlägsen prestanda och mycket exakta resultat. Denna teknik kan användas med alla kirurgiska ingrepp som kräver beniga förändringar eftersom det möjliggör skapandet av personliga kirurgiska guider och fixeringsplattor.Vi använder för närvarande detta protokoll för forskningsstudier på kaniner med hjälp av personliga byggnadsställningar. Även dessa program är mycket användarvänliga. Det kan ta tid att behärska dator assisterad designprocessen.Patienter och praktik kommer att hjälpa till med inlärningsprocessen. Eftersom metoden bygger på virtuell planering, kan observera varje steg i processen vara till stor hjälp. För att planera käken ompositionering, ladda patienten facial ben datortomografi i lämplig bildbehandling programvara.Om du vill gå in i redigeringsläget för framtida redigeringssessioner klickar du på 3D och Redigera. Använd orienteringsknappen för att orientera 3D-bilden och använda knapparna byggröntgen för att skapa en panoramabild. Öppna Verktyg, Orthognathic kirurgisk planering, starta nya workup och placera segmenten inom panoramabilden.Beskär varje segment för att innehålla området för motsvarande ben och välj lämplig osteotomi för patienten, flytta de gula cirklarna för att markera den exakta platsen för osteotomi linjer. Klicka sedan på varje plats för att markera platsen för varje landmärke av intresse. Om du vill utföra rörelser av bensegment högerklickar du och väljer inmatningsrörelser med hjälp av tangentbord för att flytta benet till rätt plats.Om du vill spåra förflyttningen av viktiga landmärken klickar du på Behandla alternativ och väljer visad landmärkesförskjutning i måtttabeller. Använd sedan bildfältet, exportsegmenten och STL-knappen för att exportera STL-filerna för pre och en i postoperativt stadium benpositioner. För att förbereda patientens specifika fixeringsplattor och kirurgiska guider, importera STL-filerna som visar positionen för överkäken och mitt ansikte efter osteotomi och ompositioneringen till den slutliga positionen till lämpligt 3D-designprogram.Under menyn Plan väljer du Skapa plan och flyttar planet parallellt med benet där plattan ska placeras. Använd en cirkelform från skissmenyn för att skapa en cirkel med en storlek som är lämplig för skruvarna som ska användas och skapa en tre millimeters diameter större andra cirkel runt föregående cirkel för att skissera fixeringsplattan. Placera kopior av cirklarna över skruvpositionerna.Under kurvor använder du projektskissverktyget för att välja de cirklar som ska överföras från planet till benet. Om du vill ansluta de yttre cirklarna för designen med yttre kantplåt väljer du delningsverktyget och definierar den del av cirkeln som ska tas bort för att möjliggöra anslutning till de intilliggande cirklarna. Med hjälp av alternativet välj, markera den definierade delen av cirkeln och ta bort den.Med hjälp av verktyget rita kurva, ansluta de yttre cirklarna för att skapa en kontinuerlig yttre form av patientens specifika plattan. Innan du skapar fixeringsplattan högerklickar du för att duplicera och välj duplicera i objektlistan för att duplicera den övre käken. I menyn Detaljlera väljer du präglingen med kurvverktyget för att ändra volymen på fixeringsplattan baserat på de tidigare projicerade kurvorna.Markera den yttre formkurvan och placera cirkeln formade markören inuti på ytan av den formade plattan på den sida som ska präglas. Ställ in parametrarna för funktionen främst avståndet för att styra tjockleken på den framtida fixeringsplattan och separera plattan från överkäken. Högerklicka på den ursprungliga överkäken och klicka booleska, Ta bort från en överkäke med plåt.För att skapa hålen för skruvarna, välj cirklarna som ska skäras och i menyn Sub D ytor, välj verktyget trådskuren sub D i intressekretsarna för att skapa stavar som är vinkelräta mot plattan i storleken på de önskade hålen. Använd sedan Boolean och ta bort från för att välja varje stav som ska subtraheras från plattan. För att skapa stödlinjerna, placera om överkäken till dess ursprungliga plats men med skruvhålen markerade.Välj Registrera bitar under menyn Välj flytta lera och välj övre jobbpoströrelse för källan i överkäken och mittansiktet före rörelsen för målet. Det är väsentligt att rikta in överkäken med fixeringsplattans hål för att säkerställa att den kirurgiska guideplaneringen kommer att baseras på de slutliga hålens korrekta läge. Därefter, baserat på nypositionerade hål, skapa de kirurgiska guiderna som demonstreras för fixeringsplattorna.I dessa bilder, retrotisk överkäken och prognathic underkäken av en 23-årig kvinna som led av condylar hyperplasi vid en yngre ålder uppvisar skillnaderna mellan käftarna visas. I frontspegen kan den allvarliga asymmetrin observeras ännu tydligare. Med hjälp av bildbehandling programvara som visat, en kirurgisk behandling plan baserad på den laterala cephalometric analysen kan utföras.Den 3D. STL-filer importerades till 3D-design programvara i både före och efter planerade beniga rörelse steg för att möjliggöra planering av patientens specifika fixeringsplattan. Den kirurgiska guiden var sedan planerat och plattan kunde sedan implanteras via bimaxillary kirurgi vilket resulterar i korrigering av den allvarliga käken asymmetri och avvikelser.Denna metod kan appliceras på nästan alla kirurgiska ben för både skapandet av kirurgiska guider och skapandet av fixeringsplattor efter ablationskirurgi eller frakturbehandling. Denna teknik underlättar skapandet av nya kirurgiska guider och plattor. Vi har till exempel skapat frakturreduktionsguider för användning i operationsrummet.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

En rörledning för 3D Multimodalitet Image Integration och Datorstödd planering i epilepsikirurgi

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

Strålning planering assistent - en strömlinjeformad, automatiserad helt dosplaneringssystem för strålbehandling

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

Multicolor 3D utskrift av komplexa intrakraniella tumörer i neurokirurgi

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

Kombinera förstärkt verklighet och 3D-utskrifter för att Visa patient modeller på en smartphone

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

Nya perkutanmetod för utplacering av 3D-tryckta kranskärlstenosimplantat i svinmodeller av ischemisk hjärtsjukdom

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 Planering och utskrift av patientspecifika implantat för rekonstruktion av beniga defekter

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

Utveckling och utvärdering av 3D-printade kardiovaskulära fantomer för interventionell planering och utbildning

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

Kombinera 3D-utskrift och elektrospinning för att tillverka biomimetiska hjärtklaffbroschyrer

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 en patients specifika ländkota

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 digital 3D-modell för diagnos och behandling av lungknutor

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