Modelo de impresión 3D de la vértebra lumbar específica de un paciente

Resumen

Este estudio tiene como objetivo crear un modelo impreso en 3D de una vértebra lumbar específica del paciente, que contiene los modelos de vértebras y nervios espinales fusionados a partir de la tomografía computarizada de alta resolución (HRCT) y los datos de MRI-Dixon.

Resumen

La rizotomía dorsal selectiva (SDR) es una operación difícil, arriesgada y sofisticada, en la que una laminectomía no solo debe exponer un campo de visión quirúrgico adecuado, sino también proteger los nervios espinales del paciente de lesiones. Los modelos digitales juegan un papel importante en la pre e intra-operación de SDR, ya que no solo pueden familiarizar a los médicos con la estructura anatómica del sitio quirúrgico, sino que también proporcionan coordenadas precisas de navegación quirúrgica para el manipulador. Este estudio tiene como objetivo crear un modelo digital 3D de una vértebra lumbar específica del paciente que se puede utilizar para la planificación, la navegación quirúrgica y el entrenamiento de la operación SDR. El modelo de impresión 3D también se fabrica para un trabajo más efectivo durante estos procesos.

Los modelos digitales ortopédicos tradicionales se basan casi por completo en datos de tomografía computarizada (TC), que son menos sensibles a los tejidos blandos. La fusión de la estructura ósea de la TC y la estructura neural de la resonancia magnética (RM) es el elemento clave para la reconstrucción del modelo en este estudio. El modelo digital 3D específico del paciente se reconstruye para la apariencia real del área quirúrgica y muestra la medición precisa de las distancias interestructurales y la segmentación regional, lo que puede ayudar eficazmente en la planificación preoperatoria y el entrenamiento de SDR. El material transparente de la estructura ósea del modelo impreso en 3D permite a los cirujanos distinguir claramente la relación relativa entre el nervio espinal y la placa vertebral del segmento operado, mejorando su comprensión anatómica y el sentido espacial de la estructura. Las ventajas del modelo digital 3D individualizado y su relación precisa entre el nervio espinal y las estructuras óseas hacen de este método una buena opción para la planificación preoperatoria de la cirugía SDR.

Introducción

La parálisis cerebral espástica afecta a más de la mitad de todos los niños con parálisis cerebral¹, lo que lleva a contracturas tendinosas, desarrollo esquelético anormal y disminución de la movilidad, lo que afecta en gran medida la calidad de vida de los niños afectados². Como principal método quirúrgico para el tratamiento de la parálisis cerebral espástica, la rizotomía dorsal selectiva (SDR) ha sido completamente validada y recomendada por muchos países ^3,4. Sin embargo, la naturaleza intrincada y de alto riesgo de la cirugía SDR, incluido el corte preciso ....

Protocolo

Todos los datos provienen del paciente clínico, cuya operación de SDR se llevó a cabo en el Hospital BJ Dongzhimen. El protocolo sigue las directrices y fue aprobado por el comité de ética de investigación del Hospital Dongzhimen.

NOTA: El mapa completo del protocolo de reconstrucción del modelo se muestra en la Figura 1. Los datos de tomografía computarizada de alta resolución (HRCT) y los datos de Dixon son materias primas para el modelado; luego, la creación del modelo 3D consiste en el registro y la fusión de imágenes. El modelo digital 3D final se imprime con tecnología PolyJet, que es un proceso de impres....

Resultados

Con base en los datos de fusión de imágenes de TC / RM lumbar en niños con parálisis cerebral, creamos un modelo representativo de la columna lumbar combinada con nervios espinales. Se utilizó el filtrado de paso alto para extraer la señal alta en el rango de valores de TC de 190-1.656 de la TCRH, con el fin de lograr la reconstrucción de la estructura ósea de la columna lumbar en el área de operación. Las estructuras nerviosas espinales se reconstruyeron mediante el filtrado de paso alto de las secuencias de Dixon-w en .......

Discusión

Este estudio proporciona un flujo de trabajo para establecer un modelo de impresión 3D preoperatorio de la columna lumbar en pacientes con parálisis cerebral, con el objetivo de facilitar la planificación preoperatoria para la cirugía SDR y mejorar el entrenamiento anatómico basado en el modelo específico del paciente. El estudio tiene como objetivo establecer un modelo impreso en 3D altamente confiable que demuestre con precisión las estructuras vertebrales y nerviosas lumbares del paciente. Al medir la posición de la l.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Impresora 3D J55 Prime	Stratasys	J55 Prime	Fabricando el modelo
MATLAB	MathWorks	2022B	Computación y visualización
Imitaciones	Materializar	Mimics Research V20	Transformación del formato del modelo
Herramientas para la fusión de volúmenes	Entropía inteligente	VolumeFusion V1.0	Pekín Entropía inteligente Ciencia & Technology Co Ltd. Modelado para la fusión CT/MRI