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Methodenartikel

Klinische Anwendung von 3D-gedruckten digitalen Führungen mit magnetischer Verbindung für die präzise segmentale Maxillotomie

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DOI:

10.3791/73391

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1. September 2026

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1Digital Center of Stomatology, The Affiliated Stomatology Hospital, Kunming Medical University, 2Yunnan Key Laboratory of Stomatology, School of Stomatology, Kunming Medical University, 3Department of Oral and Maxillofacial Surgery, The Affiliated Stomatology Hospital, Kunming Medical University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt die digitale Planung, den dreidimensionalen (3D) Druck und die intraoperative Anwendung magnetisch verbundener, patientenspezifischer Osteotieführungen für eine dreisegmentale Le-Fort-I-Osteotomie, um virtuelle Planungen präzise zu übertragen und die Segmentausrichtung zu verbessern.

Zusammenfassung

Diese Studie stellt die Konstruktion und klinische Anwendung eines neuartigen magnetisch verbindbaren digitalen Osteotieführungsgeräts zur Verbesserung der Präzision und Effizienz der segmentalen maxillären Osteotomie vor. Die segmentale Le-Fort-I-Osteotomie ist eine wesentliche Technik zur Korrektur komplexer transversaler und vertikaler zahnmaxillofazialer Deformitäten, doch herkömmliche Methoden, die manuelle Gipsmodellchirurgie beinhalten, sind anfällig für erhebliche Fehler. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, integriert dieses Protokoll eine virtuelle chirurgische Planung (VSP) unter Verwendung von CT-Aufnahmen und spezieller Modellierungssoftware, um ein patientenspezifisches, zweiteiliges, 3D-gedrucktes Führungs-System zu erstellen. Die primäre Komponente dient zur Führung der horizontalen Le-Fort-I-Osteotomie und der beidseitigen Prämolaren-Extraktionslinien. Nachdem der Oberkiefer abgefrakt wurde, wird eine sekundäre segmentale Führung über vier eingebettete Neodym-Magnete, jeweils mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Dicke von 1,5 mm, mit der primären Komponente verbunden. Diese magnetische Verbindung ermöglicht eine stabile, schnelle und störungsfreie Fixierung, die eine präzise Führung der palatalen und medianen Osteotomielinien erlaubt. Dieses Protokoll demonstriert die klinische Anwendung eines modularen magnetischen Führungs-Systems zur Übertragung des virtuellen Osteotomieplans bei Patienten mit maxillärer Protrusion und Diskrepanzen der Zahnbogenbreite. Die postoperative Farbkartenanalyse zeigte lokale Oberflächenabweichungen von etwa 0,5–0,9 mm entlang der sichtbaren Osteotomieränder, was die vorläufige Genauigkeit der Übertragung in den Osteotomiebereich unterstützt. Das modulare magnetische Design ermöglicht eine gestufte Osteotomieführung und könnte die Notwendigkeit wiederholter Anpassungen, unnötiger Knochenentfernung und Weichteilmanipulationen verringern, was mit den Prinzipien des Gefäßerhalts übereinstimmt, obwohl die Segmentperfusion nicht direkt bewertet wurde. Neodym-Magnete sind biokompatibel, behalten nach der Sterilisation ihre Stabilität und sind aufgrund ihrer Wiederverwendbarkeit kosteneffizient. Trotz der potenziellen Zerbrechlichkeit aktueller dreidimensionaler (3D)-gedruckter Harzmaterialien bietet die magnetisch verbindbare digitale Osteotomieführung einen erheblichen klinischen Nutzen, indem sie die Lücke zwischen virtueller Planung und chirurgischer Durchführung schließt. Diese Methode gewährleistet eine äußerst genaue Knochenentfernung und -positionierung und stellt eine vielversprechende Weiterentwicklung für komplexe kieferorthopädische chirurgische Eingriffe dar.

Einleitung

Die segmentäre Le-Fort-I-Osteotomie ist ein etabliertes chirurgisches Verfahren zur Korrektur transversaler maxillärer Diskrepanzen bei skelettal ausgereiften Patienten. Bei einer dreiteiligen Le-Fort-I-Osteotomie wird das Oberkiefer zuerst durch eine Le-Fort-I-Osteotomie mobilisiert und anschließend durch interdentalen und palatalen Osteotomien in drei Segmente geteilt. Dadurch kann der Chirurg die vorderen und hinteren maxillären Segmente entsprechend der geplanten Okklusion und transversalen Korrektur neu positionieren. Abhängig von der geplanten Bewegung der maxillären Segmente kann diese Technik zur transversalen Expansion, Korrektur einer asymmetrischen transversalen Deformität oder Verringerung einer übermäßigen Oberkieferbogenbreite eingesetzt werden1,2. Im Vergleich zur einteiligen Le-Fort-I-Osteotomie erfordert die segmentäre Le-Fort-I-Osteotomie zusätzliche interdentale und palatale Osteotomielinien. Diese zusätzlichen Osteotomien erhöhen die Komplexität sowohl der virtuellen chirurgischen Planung als auch der intraoperativen Durchführung2,3.

Die virtuelle chirurgische Planung und die Methoden des computergestützten Entwurfs und der computergestützten Fertigung kommen in der kieferorthopädischen Chirurgie zunehmend zum Einsatz, um präoperative Pläne auf das Operationsfeld zu übertragen4,5. Patientenspezifische Osteotomieführungen können dabei helfen, geplante Osteotomielinien auf den chirurgischen Bereich zu übertragen und die Notwendigkeit freihändiger Markierungen zu verringern5,6. Bei der dreiteiligen Le-Fort-I-Osteotomie werden jedoch die anfängliche Le-Fort-I-Osteotomie, die interdentalen Osteotomien und die palatale Osteotomie häufig in verschiedenen chirurgischen Phasen durchgeführt3. Nach der Maxillar-Downfraktur unterscheiden sich der chirurgische Zugang, die Sichtverhältnisse und die Bedingungen zur Stabilisierung der Führung von denen vor der Downfraktur. Dies kann die Verwendung einer herkömmlichen einteiligen Führung während der gesamten Osteotomiekette erschweren. Daher könnte eine modulare Führung, die sequenziell vor und nach der Downfraktur verwendet werden kann und dabei eine stabile Beziehung zwischen den Führungskomponenten beibehält, für diesen Eingriff besser geeignet sein.

Dieser Artikel stellt ein magnetisch verbundenes, patientenspezifisches Osteotomieführungs-System für eine dreiteilige Le-Fort-I-Osteotomie vor. Die repräsentative Anwendung in diesem Protokoll konzentriert sich auf die Reduktion der Zahnbogenbreite bei Patienten mit übermäßiger maxillärer Zahnbogenbreite. Die erste Führungs-Komponente dient zur Führung der Le-Fort-I-Osteotomie und interdentalen Osteotomien durch die extraktionsbedingten Defekte der bilateralen ersten oberen Prämolaren. Nach der maxillären Abfraktur wird die zweite Führungs-Komponente magnetisch mit der ersten Komponente verbunden und dient zur Führung der palatinalen Osteotomie sowie des geplanten Knochenabtrags im Bereich des Gaumens. Ziel dieser Methode ist es, einen reproduzierbaren Arbeitsablauf für die virtuelle Planung, digitale Führungsdesigns, den dreidimensionalen (3D) Druck, die Montage der Magnete und die sequenzielle intraoperative Anwendung des Führungs-Systems bereitzustellen.

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Protokoll

Diese Studie wurde von der Ethikkommission der Kunming Medical University genehmigt (Genehmigungsnummer KYKQ2024MEC0087), und alle Patienten unterschrieben eine schriftliche Einwilligungserklärung.

1. Vorbereitung vor der Guide-Design

  1. Speichern Sie die präoperative Computertomographie (CT)-Daten des Patienten im DICOM-Format (Digital Imaging and Communications in Medicine).
    ANMERKUNG: Verwenden Sie nach Möglichkeit dünnschichtige CT-Daten, um ausreichend Bildeckschichten für eine genaue 3D-Rekonstruktion bereitzustellen. Eine schlechte Bildqualität, eine große Schichtdicke oder eine unzureichende Anzahl von Schichten können die Genauigkeit des rekonstruierten Oberkiefermodells verringern und die anschließende virtuelle Osteotomie sowie die Führungsschablonenplanung beeinträchtigen. Bei dem repräsentativen Fall wurden präoperative CT-Bilder mit einer Schichtdicke von 0,3 mm aufgenommen.
  2. Importieren Sie die DICOM-Daten in eine 3D-Rekonstruktionssoftware wie Mimics Research 21.0. Wählen Sie einen geeigneten Segmentierungsschwellenwert und rekonstruieren Sie das kraniofaziale Skelett.
    ANMERKUNG: Der Segmentierungsschwellenwert sollte wichtige anatomische Strukturen wie den Oberkiefer, Zahnwurzeln, Nasenboden und Gaumenbein erhalten, gleichzeitig jedoch eine Verzerrung der Knochenoberfläche durch einen zu niedrigen Schwellenwert vermeiden. Im repräsentativen Fall wurde der Schwellenwertbereich auf 226–31743 HU festgelegt. Überprüfen Sie das rekonstruierte Modell sorgfältig und entfernen Sie offensichtliche Artefakte, bevor Sie es exportieren.
  3. Führen Sie eine Modellvorverarbeitung in der 3D-Rekonstruktionssoftware durch, einschließlich Segmentierung, Glättung und Entfernung unnötiger Strukturen.
    ANMERKUNG: Falls die CT-Bildqualität ausreichend ist, sollte die Glättung des rekonstruierten Oberkiefermodells nach Möglichkeit vermieden werden. Übermäßige Glättung kann die Oberflächenmorphologie verändern und die Passform der knochengetragenen Führung beeinträchtigen.
  4. Importieren Sie die gescannten Daten der oberen und unteren zahnärztlichen Gipsmodelle in eine Software zur virtuellen Operationsplanung, wie beispielsweise ProPlan CMF 3.0.
    ANMERKUNG: Im repräsentativen Fall wurden die Zahnmodelle mit einem Modellscanner mit einer Genauigkeit von weniger als 10 µm gescannt.
  5. Registrieren Sie die Ober- und Unterkieferknochenmodelle mit den entsprechenden gescannten Ober- und Unterkiefermodellen, um ein kombiniertes skelettodontales Modell zu erhalten.
    1. Verwenden Sie nach Möglichkeit stabile Zahnoberflächen für die Registrierung. Überprüfen Sie nach der Registrierung die Okklusionsoberfläche, den Zahnzahnförmigen Bogen und die Position der Zahnwurzeln, um sicherzustellen, dass die skelettalen und dentalen Daten korrekt übereinstimmen.
  6. Kombinieren Sie die Befunde der klinischen Untersuchung, die Okklusionsanalyse und die 3D-zephalometrische Analyse, um die Deformitäten von Ober- und Unterkiefer zu bewerten.
    ANMERKUNG: Das Ziel dieses Schritts besteht nicht nur darin, die Deformität zu diagnostizieren, sondern auch zu bestimmen, ob eine dreisegmentale Le-Fort-I-Osteotomie und eine Reduktion der Zahnbogenbreite für den Patienten geeignet sind.

2. Virtuelle chirurgische Planung für eine dreisegmentige Le-Fort-I-Osteotomie

  1. Erstellen Sie einen virtuellen chirurgischen Plan für eine dreisegmentale Le-Fort-I-Osteotomie.
    ANMERKUNG: In diesem Protokoll handelt es sich bei dem repräsentativen Fall um eine Reduktion der Bogenbreite bei einem Patienten mit übermäßiger maxillärer Bogenbreite. Dieselbe Entwurfslogik kann je nach Segmentierungsmuster des Patienten und geplanter Knochenentfernung angepasst werden.
  2. Bestimmen Sie die postoperative Okklusion, bevor die Positionen der maxillären Segmente endgültig festgelegt werden.
    ANMERKUNG: Führen Sie vor der formalen virtuellen Planung der Osteotomie eine Modellchirurgie am Zahnmodell durch. Simulieren Sie die Osteotomie, setzen Sie die maxillären Segmente wieder zusammen und prüfen Sie, ob eine stabile postoperative Okklusion erreicht werden kann. Nutzen Sie diesen Schritt, um die Menge des zu entfernenden Knochens und die Osteotomiestelle grob abzuschätzen. Bestimmen Sie die endgültige okklusale Beziehung, bevor Sie die definitiven Osteotomielinien entwerfen.
  3. Entwerfen Sie die Le-Fort-I-Osteotomielinie gemäß der konventionellen Le-Fort-I-Osteotomietechnik. Gleichzeitig führen Sie eine virtuelle bilaterale sagittale Spalt-Ramus-Osteotomie (BSSRO) am Unterkiefer entsprechend dem geplanten kieferorthopädischen chirurgischen Entwurf durch.
    ANMERKUNG: Obwohl sich dieses Protokoll auf die maxilläre Osteotomieführung konzentriert, ist eine virtuelle mandibuläre Osteotomie erforderlich, wenn eine bimaxilläre Operation geplant ist. Dies ermöglicht es, das distale mandibuläre Segment entsprechend der endgültigen Okklusion zu bewegen.
  4. Erstellen Sie nach der virtuellen Le-Fort-I-Osteotomie temporäre Trennlinien am Oberkiefer, um diesen in drei Segmente zu unterteilen.
    ANMERKUNG: In diesem Protokoll werden die bilateralen Regionen der ersten Prämolaren in die geplante Segmentierung und die Knochenentfernungsbereiche einbezogen. Die ersten Prämolaren und der umgebende alveoläre Knochen werden gemeinsam mit den maxillären Segmenten virtuell getrennt, anstatt als unabhängiger Zahnausziehschritt entfernt zu werden.
  5. Legen Sie die Breite der temporären Trennlinien auf etwa 0,01 mm fest.
    ANMERKUNG: Diese temporären Linien dienen lediglich dazu, das virtuelle Maxillare in drei Segmente zu unterteilen. Sie stellen weder die endgültige Osteotomiebreite noch die endgültige Menge des zu entfernenden Knochens dar.
  6. Scannen Sie das dreisegmentale maxilläre Zahnmodell, das mandibuläre Zahnmodell und die Okklusionsaufzeichnung, die aus der Modellchirurgie stammen.
    ANMERKUNG: Diese gescannten Daten repräsentieren die stabile postoperative Okklusion, die durch die Modellchirurgie bestimmt wurde. Verwenden Sie sie als Referenz für die virtuelle okklusale Registrierung.
  7. Importieren Sie die aus der Modellchirurgie stammenden gescannten Daten in die Software zur virtuellen chirurgischen Planung.
  8. Registrieren Sie das virtuell segmentierte maxilläre Modell und das virtuell osteotomisierte mandibuläre Modell mit der gescannten Okklusion aus der Modellchirurgie mithilfe der Okklusionsregistrierung.
    ANMERKUNG: Dieser Schritt überträgt die endgültige Okklusion aus der Modellchirurgie in den virtuellen chirurgischen Plan. Nach der Registrierung bestimmen die Zahnpositionen die endgültige Position der drei maxillären Segmente und des distalen mandibulären Segments.
  9. Entfernen Sie den überlappenden Knochen zwischen den repositionierten maxillären Segmenten. Behalten Sie die angepassten maxillären Segmente als die geplante postoperative Position und Größe der drei maxillären Knochensegmente bei.
    ANMERKUNG: Der überlappende Bereich zeigt den Knochen an, der entfernt werden muss, um die Segmentzusammenfügung gemäß dem virtuellen chirurgischen Plan zu ermöglichen. Überprüfen Sie diesen Bereich im Hinblick auf die benachbarten Zahnwurzeln, den Nasenboden und den Gaumenknochen. Der geplante Bereich für Osteotomie und Knochenentfernung sollte so gestaltet sein, dass Verletzungen der benachbarten Zahnwurzeln vermieden werden, und sorgfältig im Verhältnis zu wichtigen anatomischen Strukturen wie Nasenboden, Piri-former Öffnung, infraorbitalem Bereich und Gaumenknochen überprüft werden.
  10. Bewegen Sie die drei maxillären Segmente nach der virtuellen Le-Fort-I-Osteotomie in ihre ursprüngliche Position zurück. Verwenden Sie den Zwischenraum zwischen den Segmenten als geplanten Bereich für die Knochenentfernung und führen Sie eine Boolesche Subtraktion durch, um die STL-Daten für den Osteotomie- und Knochenentfernungsbereich zu erhalten (Abbildung 1).
    ANMERKUNG: Diese STL-Datei sollte als Grundlage für die Gestaltung der Osteotomieschlitze und des magnetischen Verbindungsbereichs des Führungssystems dienen. Während des anschließenden Führungsentwurfs sollten die Führungsbasis und die Osteotomieschlitze auf den notwendigen exponierten Knochenbereich beschränkt bleiben und nicht unnötig in Richtung der Zahnwurzeln, des Nasenbodens, des infraorbitalen Bereichs oder des palatinalen Weichgewebes verlängert werden.

3. Konstruktion des magnetisch verbundenen Osteotomieführungs-Systems

HINWEIS: Der Design-Arbeitsablauf der ersten Guide-Komponente ist in Abbildung 2 dargestellt.

  1. Exportieren Sie die erforderlichen Modelle aus der Software zur virtuellen chirurgischen Planung, einschließlich des Schädels und des Oberkiefermodells mit registrierter Oberkieferzahnreihe, des Oberkiefers nach virtueller Le-Fort-I-Osteotomie, der Le-Fort-I-Osteotomielinie und des geplanten Bereichs zur Entfernung von Oberkieferknochen.
    ​HINWEIS: Exportieren Sie alle Modelle in demselben Koordinatensystem. Verschieben, drehen oder justieren Sie die Modelle nach dem Export nicht erneut, da dies die Genauigkeit der Schablonenkonstruktion beeinträchtigen könnte.
  2. Importieren Sie alle exportierten Modelle in eine 3D-Konstruktionssoftware, beispielsweise 3-matic Research 13.0.
  3. Beschneiden Sie das Schädel- und Oberkiefermodell mit der registrierten Oberkieferzahnreihe und behalten Sie nur die infraorbitalen und maxillären Bereiche bei, die für die Schablonenkonstruktion benötigt werden (Abbildung 2A).
    HINWEIS: Das Beschneiden des Modells kann die Rechenlast der Software verringern. Bewahren Sie genügend Oberkieferknochenoberfläche für das Anliegen der Schablone auf, entfernen Sie jedoch überflüssige Schädelstrukturen.
  4. Wenden Sie die Funktion Wrap auf das beschchnittene Oberkiefermodell an (Abbildung 2B).
    HINWEIS: Das Umhüllen erzeugt einen geringen Freiraum zwischen der Schablone und der Knochenoberfläche. Dieser Freiraum erleichtert ein gleichmäßigeres Ansetzen der Schablone während der Operation. Im repräsentativen Fall wurde der durch das Umhüllen erzeugte Freiraum unter 1 mm gehalten. Der Freiraum sollte je nach Passform der Schablone, Druckgenauigkeit und klinischen Anforderungen angepasst werden.
  5. Verwenden Sie die Funktion Mark, um den Basisbereich der ersten Schablonenkomponente auszuwählen (Abbildung 2B).
    HINWEIS: Wählen Sie einen Bereich, der etwas größer ist als der erwartete endgültige Schablonenrand, und schließen Sie stabile knöcherne Bereiche ein, die zur Fixierung der Schablone beitragen können. Die Vertiefung um die piriforme Öffnung und andere unregelmäßige knöcherne Oberflächen können die Stabilität der knochenbasierten Schablone verbessern. Ein größerer ausgewählter Bereich ermöglicht zudem eine spätere Kantenanpassung der Schablone.
  6. Umhüllen Sie den ausgewählten Bereich, um die anfängliche Schablonenoberfläche zu erzeugen (Abbildung 2C).
    HINWEIS: Diese umhüllte Oberfläche wird im nächsten Schritt zur Beseitigung von Hinterschneidungen verwendet.
  7. Entfernen Sie Hinterschneidungen gemäß der geplanten Einführungsrichtung der Schablone (Abbildung 2D).
  8. Kehren Sie die hinterschneidungsfreie Oberfläche um und verdicken Sie sie, um die feste Basis der ersten Schablonenkomponente zu bilden.
  9. Bearbeiten Sie die Kante der ersten Schablonenkomponente (Abbildung 2E).
  10. Verwenden Sie den geplanten Bereich zur Entfernung des Oberkieferknochens, um die seitlichen Verbindungsbereiche der ersten Schablonenkomponente zu beschneiden (Abbildung 3).
    HINWEIS: Die Breite jedes Verbindungsbereichs sollte der geplanten Knochenentfernungsbreite im entsprechenden Bereich des ersten Prämolaren entsprechen. Verengen Sie diesen Bereich nicht allein, um die Schablonengröße zu reduzieren. Erweitern Sie ihn nicht übermäßig, da dies eine unnötige Weichteilablösung erforderlich machen könnte.
  11. Importieren Sie die bearbeitete erste Schablonenkomponente in die Software zur virtuellen chirurgischen Planung.
  12. Passen Sie den Bereich und die Breite der Le-Fort-I-Osteotomielinie gemäß der Schablonenkonstruktion an, erzeugen Sie den Osteotomieschlitz für die Le-Fort-I-Osteotomie und fügen Sie Befestigungslöcher an der ersten Schablonenkomponente hinzu, um sie intraoperativ mit Titanschrauben zu fixieren (Abbildung 2F).
    HINWEIS: Der Osteotomieschlitz sollte breit genug sein, um das Sägeblatt einzuführen, aber nicht so breit, dass er seine Lenkwirkung verliert. In diesem Protokoll beträgt die Schlitzbreite 1 mm. Die Befestigungslöcher sollten in stabilen knöchernen Bereichen platziert werden und dürfen den Osteotomieschlitz, Zahnwurzeln oder den geplanten Fixationsplatten nicht in die Quere kommen.
  13. Verwenden Sie den Oberkiefer nach der virtuellen Le-Fort-I-Osteotomie als Referenzmodell, um die zweite Schablonenkomponente zu entwerfen.
  14. Erzeugen Sie die Basis der zweiten Schablonenkomponente mit derselben oben beschriebenen Methode, einschließlich Beschneiden, Umhüllen, Markieren, Entfernen von Hinterschneidungen, Umkehren und Verdicken (Abbildung 4A–E).
  15. Bearbeiten Sie die Kante der zweiten Schablonenkomponente gemäß dem geplanten palatinalen Osteotomie- und Knochenentfernungsgebiet.
    HINWEIS: Die Breite der zweiten Schablonenkomponente sollte dem geplanten Knochenentfernungsgebiet entsprechen. Diese Breite wird durch den virtuellen chirurgischen Plan festgelegt und sollte nicht geändert werden, ohne den Plan erneut zu überprüfen.
  16. Markieren Sie den medialen Verbindungsbereich der ersten Schablonenkomponente. Erzeugen Sie eine Oberfläche aus dem markierten Bereich, kopieren Sie sie in ein neues Bauteil und verdicken Sie diese kopierte Oberfläche, um den Verbindungskörper der zweiten Schablonenkomponente zu bilden (Abbildung 4F und Abbildung 5).
    HINWEIS: Der Verbindungskörper der zweiten Schablonenkomponente sollte mit dem Verbindungsbereich der ersten Schablonenkomponente übereinstimmen. Beide Bereiche sollten der geplanten Knochenentfernungsbreite in den bilateralen Bereichen der ersten Prämolaren entsprechen.
  17. Verbinden Sie die bearbeitete zweite Schablonenbasis mit dem Verbindungskörper, um die endgültige zweite Schablonenkomponente zu bilden.

4. Konstruktion der Neodym-Magnetverbindung

  1. Identifizieren Sie die entsprechenden Anschlussflächen an der ersten und zweiten Führungskomponente.
  2. Entwerfen Sie je zwei Magnetschlitze an jeder Führungskomponente entsprechend der Größe der Neodym-Magnete.
    HINWEIS: In diesem Protokoll ist jeder Schlitz für einen Neodym-Magneten mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Dicke von 1,5 mm ausgelegt. Die Schlitzgröße sollte exakt zur tatsächlichen Magnetgröße passen. Die paarweise angeordneten Schlitze an den beiden Führungskomponenten müssen präzise ausgerichtet sein. Sind die Schlitze zu flach, können die Magnete hervorstehen und die Verbindung der Führung beeinträchtigen. Sind sie zu tief oder falsch ausgerichtet, kann dies die magnetische Anziehungskraft oder den Sitz der Führung beeinflussen.
  3. Verwenden Sie eine boolesche Subtraktion oder eine ähnliche Ausschneide-Funktion, um die endgültigen Magnetschlitze an beiden Führungskomponenten zu erzeugen (Abbildung 6).

5. 3D-Druck und Magnetmontage

  1. Exportieren Sie das endgültige Konstruktionsdesign im STL-Format.
  2. Drucken Sie die erste und zweite Führungskomponente mittels 3D-Druck unter Verwendung eines biokompatiblen chirurgischen Führungsharzes.
    HINWEIS: In diesem Protokoll wurden die Führungskomponenten mit einem biokompatiblen chirurgischen Guide-Harz bei einer Auflösung von 5760 gedruckt. × 3600 Pixel. Das Druckmaterial und die Parameter sollten gemäß den Anweisungen des Druckerherstellers sowie den institutionellen Anforderungen für die intraoperative Herstellung chirurgischer Schablonen ausgewählt werden.
  3. Entfernen Sie die Stützstrukturen und führen Sie die Nachbearbeitung gemäß den Herstelleranweisungen durch. Reinigen Sie die Führungskomponenten mit dem vom Hersteller empfohlenen Reinigungsmittel, trocknen Sie sie und härteten jede Oberfläche in einer Aushärteeinheit nach. Polieren Sie nach der Nachhärtung die verbleibenden Spuren der Stützstrukturen auf der Oberfläche der Führung.
    HINWEIS: Im repräsentativen Fall wurde jede Oberfläche 2 Minuten nachgehärtet. Die Nachhärtedauer kann je nach verwendeten Harzmaterial, Drucker und Aushärtegerät variieren. Überprüfen Sie nach der Nachbearbeitung sorgfältig die Osteotomieschlitze, die Basis der Führungsschablone und die Magnetschlitze. Rückstände von Harz oder Stützmaterial in diesen Bereichen können die Passform der Schablone oder die magnetische Verbindung beeinträchtigen. Die Politur sollte auf verbliebene Spuren des Stützmaterials und nichtfunktionelle Oberflächen beschränkt werden; die Osteotomieschlitze, die Schablonenbasis und die Magnetschlitze dürfen nicht verändert werden.
  4. Vier Neodym-Magnete mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Dicke von 1,5 mm in die vorgesehenen Rillen einbetten.
  5. Befestigen Sie die Magnete sicher in den Nuten.
    HINWEIS: Überprüfen Sie vor dem Verkleben erneut die Polarität aller Magnete. In diesem Protokoll wurden die Magnete mit zahnmedizinischem Kunstharzzement in die Führungsnuten verklebt. Das Kunstharzzement ist gemäß den Herstelleranweisungen aufzutragen und zu polymerisieren. Nach dem Verkleben ist zu prüfen, ob sich die beiden Führungskomponenten reibungslos verbinden und stabil bleiben. Die verklebten Magnete sollten außerdem nach der Sterilisation auf feste Haltung und Stabilität der Verklebung überprüft werden, bevor sie intraoperativ verwendet werden.
  6. Testen Sie das vollständige Führungssystem am 3D-gedruckten Oberkiefermodell (Abbildung 7).
  7. Stellen Sie sicher, dass die erste Führungskomponente passgenau auf der Oberfläche des Oberkieferknochens aufliegt, ohne erkennbares Wackeln oder Interferenzen.
  8. Verbinden Sie die zweite Führungs-Komponente mit der ersten Führungs-Komponente und überprüfen Sie, ob die magnetische Verbindung stabil ist.
    HINWEIS: Falls die Schablone nicht problemlos sitzt, überprüfen Sie den Schablonenboden, die Weichgewebe-Freistellung, die Magnettiefe und die Anschlussfläche. Geringfügige nichtfunktionale Kanten können vor der Sterilisation gekürzt werden, jedoch sollten die Osteotomieschlitze und der verbindungstechnisch mit Knochenentfernung verbundene Bereich nicht verändert werden, ohne den virtuellen chirurgischen Plan erneut zu überprüfen.
  9. Sterilisieren Sie das Führungssystem vor der Operation gemäß dem zugelassenen klinischen Sterilisationsprotokoll.
    HINWEIS: In diesem Protokoll wurde das zusammengesetzte Führungssystem vor der intraoperativen Anwendung mittels Niedertemperatur-Wasserstoffperoxid-Plasma-Sterilisation sterilisiert. Die Sterilisationsmethode sollte entsprechend dem Harzmaterial, den magnetischen Eigenschaften, der Verträglichkeit des Klebstoffs sowie den institutionellen Anforderungen für die intraoperative Verwendung ausgewählt werden. Nach der Sterilisation sollte die vollständige Führung-Magnet-Konstruktion auf Integrität der Führung, Haltefähigkeit des Magneten und Stabilität der magnetischen Verbindung überprüft werden. Falls Magnete in Laboruntersuchungen oder klinischen Vorbereitungen wiederverwendet werden, ist die Wiederverwendung gemäß den institutionellen Vorschriften zur Sterilisation und Infektionskontrolle durchzuführen. Magnete mit Beschichtungsschäden, Korrosion oder verminderter Haltekraft dürfen nicht wiederverwendet werden.

6. Intraoperative Anwendung des Führungssystems

  1. Führen Sie die kieferorthopädische Operation unter Vollnarkose gemäß dem geplanten chirurgischen Vorgehen durch.
    ANMERKUNG: Im repräsentativen Fall umfasste das chirurgische Vorgehen eine dreiteilige Le-Fort-I-Osteotomie, eine beidseitige sagittale Spalt-Ramus-Osteotomie und eine zweistufige Genioplastik.
  2. Ziehen Sie die ersten oberen Prämolaren beidseits gemäß dem Operationsplan.
  3. Legen Sie den maxillären Osteotomiebereich frei.
  4. Platzieren Sie die erste Hilfskomponente auf der freigelegten Oberfläche des Oberkiefers (Abbildung 8A).
  5. Befestigen Sie die erste Hilfskomponente mit Titan-Schrauben durch die vorgesehenen Befestigungslöcher.
  6. Führen Sie die Le-Fort-I-Osteotomie entlang des Osteotomieschlitzes der ersten Hilfskomponente durch (Abbildung 8B).
  7. Frakturen Sie den Oberkiefer nach Abschluss der Le-Fort-I-Osteotomie nach unten.
  8. Nach der Unterbrechung des Oberkiefers platzieren Sie die zweite Hilfskomponente und verbinden Sie diese magnetisch mit der ersten Hilfskomponente (Abbildung 8C).
    1. Stellen Sie sicher, dass die zweite Hilfskomponente vollständig aufsitzt und die magnetische Verbindung stabil ist, bevor die segmentale Osteotomie durchgeführt wird.
    2. Da die erste Hilfskomponente mit Titan-Schrauben am Oberkiefer fixiert bleibt, stabilisieren Sie die zweite Komponente über die vorgegebene magnetische Schnittstelle und deren Kontakt mit der freigelegten Gaumenknochenoberfläche.
    3. Überprüfen Sie vor der Osteotomie, ob sich kein Weichgewebe, kein Blutgerinnsel oder Knochenabrieb zwischen der Hilfskomponente und der Knochenoberfläche befindet. Zwingen Sie die zweite Komponente nicht in Position, wenn ein stabiler Sitz nicht erreicht werden kann.
  9. Führen Sie die interdentalen und palatinalen Osteotomien unter Führung der zweiten Hilfskomponente durch (Abbildung 8D).
  10. Entfernen Sie das Führungssystem nach Abschluss der geführten Osteotomien und setzen Sie die verbleibenden kieferorthopädischen Maßnahmen gemäß dem Operationsplan fort.

7. Bewertung der postoperativen Genauigkeit

  1. Rekonstruieren Sie das postoperative kraniofaziale Modell anhand der postoperativen CT-Daten mithilfe derselben 3D-Rekonstruktionssoftware, die auch für die präoperative Rekonstruktion verwendet wurde, und exportieren Sie das rekonstruierte Modell im STL-Format. Verwenden Sie denselben Segmentierungsschwellenwert wie bei der präoperativen Modellrekonstruktion.
    ANMERKUNG: Im repräsentativen Fall wurde das postoperative CT-Modell mit demselben Schwellenwertbereich wie das präoperative Modell, 226–31743 HU, rekonstruiert, um die Konsistenz zwischen der präoperativen Planung und der postoperativen Genauigkeitsbewertung zu gewährleisten.
  2. Importieren Sie das postoperative Modell und das präoperative virtuelle chirurgische Design in eine 3D-Datenanalyse-Software, beispielsweise Geomagic Wrap 2021.
  3. Registrieren Sie das postoperative Modell an das präoperative virtuelle chirurgische Design, wobei stabile, nicht operierte kraniofaziale Bereiche als Referenzbereich dienen.
    ANMERKUNG: Die operierten maxillären Segmente sollten nicht als Registrierungsreferenz verwendet werden. Der Referenzbereich sollte aus stabilen Regionen ausgewählt werden, die durch die Operation nicht beeinflusst wurden, wie beispielsweise die Region um den Nasion (N), den infraorbitalen Rand/Orbitale (Or) und den oberen Rand des äußeren Gehörgangs/Porion (Po).
  4. Nach der Registrierung wählen Sie den interessierenden Bereich aus und führen Sie eine Oberflächenabweichungsanalyse zwischen dem postoperativen Modell und dem präoperativen virtuellen chirurgischen Design durch.
  5. Erstellen Sie eine Farbkarte zur Visualisierung der Abweichung zwischen den geplanten und postoperativen Oberflächen. Notieren Sie den maximalen Abstand, den durchschnittlichen Abstand, die Standardabweichung und die RMS-Schätzung, die von der Software bereitgestellt werden.
    ANMERKUNG: Der durchschnittliche Abstand und die RMS-Schätzung sollten getrennt angegeben werden, da der durchschnittliche Abstand durch positive und negative Abweichungen beeinflusst werden kann. Falls verfügbar, sollten die maximale positive und negative Abweichung separat erfasst werden. In diesem Protokoll liegt der Fokus des interessierenden Bereichs auf der Osteotomie-Region und den sichtbaren Osteotomierändern, nicht auf der Endposition der gesamten maxillären Segmente.
  6. Zur Beurteilung der Intraobserver-Reliabilität wiederholte derselbe geschulte Beobachter die Registrierung, die Auswahl des interessierenden Bereichs und die Abweichungsanalyse nach einer zeitlichen Pause. Intraklassenkorrelationskoeffizienten wurden mithilfe eines zweifaktoriellen gemischten Modells für absolute Übereinstimmung berechnet.

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Ergebnisse

Mithilfe dieses Workflows wurde ein patientenspezifischer virtueller chirurgischer Plan sowie ein magnetisch verbundenes Osteotomieführungs-System für eine dreisegmentale Le-Fort-I-Osteotomie erstellt. Präoperative CT-Daten und Scans von Zahnmodellen wurden integriert, um ein kombiniertes skelettal-dentales Modell zu erzeugen. Im repräsentativen Fall wurde die virtuelle Planung zur Reduktion der Bogenbreite bei einem Patienten mit übermäßiger maxillärer Bogenbreite durchgeführt. Die Extraktionsstellen der bilateralen ers...

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Diskussion

Die dreisegmentale Le-Fort-I-Osteotomie ist komplexer als die einteilige Le-Fort-I-Osteotomie. Bei diesem Eingriff wird der Oberkiefer nicht nur mobilisiert, sondern auch in separate Knochensegmente geteilt. Nach der Segmentierung muss jedes Oberkiefersegment neu positioniert werden, um eine stabile postoperative Okklusion und die geplante transversale Korrektur zu erreichen7,8. Daher hängt die Genauigkeit dieses Verfahrens von zwei wesentlichen Schritten ab: der...

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Offenlegungen

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte anzugeben.

Danksagungen

Die Studie erhielt eine Förderung durch das Team der Kunming Medical University für die Diagnose und Behandlung komplexer kraniofazialer Fehlbildungen (2024XKTDTS08), das Forschungsprojekt des klinischen medizinischen Zentrums der Provinz Yunnan (2024YNLCYXZX0227, 2024YNLCYXZX0229), das klinische Forschungszentrum für orale Erkrankungen der Provinz Yunnan (202505AJ310001) sowie den Förderplan für die Ausbildung hochqualifizierter Fachkräfte der Provinz Yunnan (YNWR-MY-2020-086).

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
3-matic Research 13.0MaterialiseVersion 13.0Zur digitalen Konstruktion der Führungskomponenten verwendet, einschließlich Zuschneiden, Umhüllen, Markieren, Entfernen von Hinterschneidungen, Invertieren, Verdicken, Beschneiden und booleschen Operationen.
Autoscan-DS-EX pro SHINING 3Dhttps://www.shining3ddental.com/solution/ds-ex-pro-lab-sacnner/3D-Scanner; Dient zum Scannen der oberen und unteren zahnärztlichen Modelle sowie der Okklusionsaufzeichnung.
Calibra Universal Dual-Harz-Selbstadhäsiv Dentsply Sironahttps://www.dentsplysirona.com/en-in/discover/discover-by-brand/calibra-cements/calibra-universal.htmlHarzzement; Zum Verbinden von Neodym-Magneten in der 3D-gedruckten chirurgischen Führung.
CT-ScannerSiemens Healthineers, Erlangen, Deutschlandhttps://www.siemens-healthineers.com/computed-tomography64-Zeilen/128-Schicht; Wird zur dreidimensionalen Rekonstruktion des kraniofazialen/maxillären Modells verwendet.
Edge MAX/Edge E2 RAYSHAPEhttps://www.rayshape3d.com/3d-printers/edge-e2/3D-Drucker; Wird zum Drucken der ersten und zweiten Führungskomponenten verwendet.
Geomagic Wrap 20213D SystemsVersion 2021Wird zur Überlagerung von postoperativen Modellen und zur Abweichungsanalyse mittels Farbkarte verwendet.
Mimics Research 21.0MaterialiseVersion 21.0Wird zur Segmentierung, dreidimensionalen Rekonstruktion und Entfernung unnötiger Strukturen verwendet.
Neodym-MagneteKauf bei Jinyixin Magneticshttps://jingxin-magnet.com/ 3 mm Durchmesser × 1,5 mm  Dicke; In die vorgesehenen Magnetschlitze eingebettet, um die erste und zweite Führungskomponente zu verbinden.
ProPlan CMFMaterialiseVersion 3.0.1Wird für die virtuelle kieferorthopädische Operationsplanung verwendet, einschließlich Le-Fort-I-Osteotomie, BSSRO-Planung, Segmentierung und Okklusionsregistrierung.
HarzRAYSHAPESGV2/Model 1 lvoryWird zur Herstellung der intraoperativen, magnetisch verbundenen Osteotomieführungen verwendet.
ShapeCure RAYSHAPE https://www.rayshape3d.com/post-processing/uv-curing-machine-shapecure/Härtungsgerät

Referenzen

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