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

Este protocolo permite el tratamiento virtual de pacientes con defectos óseos y la creación de nuevas guías quirúrgicas y placas de fijación. El uso de este protocolo permite crear y diseñar implantes virtualmente de acuerdo con lo que es factible para su uso en el quirófano con una precisión superior y una duración de operación acortada. Los implantes específicos para el paciente planificados con nuestro protocolo se basan en imágenes 3D precisas que dan como resultado implantes perfectamente ajustados y permiten la restauración de la anatomía, simetría y función adecuadas de los tejidos.

Este protocolo permite a los usuarios diseñar e imprimir modelos o estructuras complejas a partir de diferentes materiales y examinar diferentes parámetros como su resistencia o capacidad para permitir la regeneración ósea. Aunque estos programas son muy fáciles de usar, toma tiempo dominar el proceso de diseño asistido por computadora. La paciencia y la práctica ayudarán al usuario a mejorar y más rápido.

Como este protocolo contiene muchos pasos de planificación virtual, observar las etapas será extremadamente útil. Para la segmentación del modelo reconstruido 3D, en el software de segmentación adecuado en el menú Segmentación ósea, seleccione General y utilice la herramienta más para indicar el segmento de interés y la herramienta menos para indicar los segmentos no deseados mientras se desplaza y se mueve por el escaneo. Utilice el botón Establecer que inicia la segmentación y haga clic en Aplicar para crear el nuevo segmento.

Para realizar una buena segmentación ósea, se debe utilizar un gran número de marcas positivas y negativas en el modelo reconstruido en 3D. y todas las demás vistas. Una vez completada la segmentación, corrija las marcas y añada otras nuevas para una mejor precisión según sea necesario.

Exporte los archivos como archivos 3D STL. Para diseñar el implante de reconstrucción 3D, importe los archivos STL en el software de diseño 3D y utilice la herramienta Afeitar para separar el hueso en dos partes. En el menú Seleccionar mover arcilla, seleccione la herramienta Arcilla y marque la región de interés.

Copie la región marcada y cree un nuevo objeto idéntico en la lista de objetos para manipular la posición de la región. Para asegurarse de que el eje de rotación está establecido en la parte del hueso que permanecerá en la misma posición, seleccione Reposicionar y establecer el eje de rotación según lo previsto. Como el cráneo humano es en su mayoría simétrico, utilice la herramienta Arcilla de espejo para obtener el posicionamiento o la colocación correctos del segmento que falta o mal posicionado y coloque el plano en el centro del cráneo.

Basado en la mitad espejada, realice la rotación del segmento según sea necesario y utilice la herramienta Añadir arcilla del menú Construir arcilla para reconstruir la parte ósea avulsada. En el menú Curvas, seleccione la opción Dibujar curva para crear una forma externa continua del implante deseado. Haga clic con el botón derecho en el segmento y seleccione Duplicar para duplicar el segmento óseo.

Trabajando en el nuevo segmento duplicado, en el menú Arcilla de detalle seleccione Relieve con curva para crear el volumen del implante de reconstrucción. Seleccione la forma externa del implante esbozado y coloque el cursor en forma de círculo dentro del implante esbozado en la superficie del hueso. Seleccione los parámetros deseados, lo más importante es la distancia para controlar el grosor del implante y haga clic con el botón derecho en el segmento duplicado para seleccionar Booleano y Remove From, luego seleccione el objeto que contiene el implante creado.

En los casos para los que se requieran orificios para fijación de tornillo o angiogénesis, utilice la función Crear plano para crear un plano paralelo en el que se diseñen los orificios para la placa. Cuando los planos se colocan en el paralelismo máximo con el implante, seleccione un círculo en el menú Boceto y cree círculos del tamaño y la posición deseados dentro del segmento. En el menú Curvas, utilice la opción Croquis de proyecto para designar los croquis que se transferirán del plano al implante.

Para generar el avellanado de los tornillos, en el menú Arcilla de detalle, seleccione Relieve con curva y coloque el cursor en forma de círculo dentro del área circular marcada en la superficie del segmento. Para completar los agujeros en el menú Superficies subdesular, utilice la opción SubD de corte de alambre para crear varillas perpendiculares al implante. Para crear los taladros con las varillas, seleccione Booleano y Quitar de y seleccione cada varilla sucesivamente, haciendo clic con el botón derecho en Boolean, Remove From y Create an Implant en la lista de objetos.

Para crear una malla en el implante, utilice Dibujar curva para generar un croquis de la malla planificada como se ha demostrado. En el menú Arcilla de detalle, utilice Relieve con imagen ajustada para seleccionar una imagen de plantilla después de la cual se diseñará la malla. Se restarán las regiones blancas de la imagen y se permanecerán las áreas negras.

Ajuste manualmente la dirección y el tamaño del diseño y establezca el grosor del generado y, a continuación, haga clic en Aplicar. El implante específico del paciente estará listo para la producción. Estas imágenes se obtuvieron de una paciente de 40 años con una placa de fijación de reconstrucción rota suministrada en stock de una lesión anterior y una fractura no sindical en el cuerpo izquierdo de su mandíbula inferior.

La segmentación de la mandíbula inferior se realizó como se demostró para separar la placa de fijación rota. Usando el software de diseño 3D, el segmento izquierdo de la mandíbula fue reposicionado a la posición anatómica correcta. Se realizó la duplicación del lado sano derecho para permitir la reconstrucción adecuada del hueso que falta.

El implante específico del paciente podría diseñarse, incluyendo agujeros para tornillos de fijación. Una malla fue diseñada para permitir la colocación adicional del injerto óseo, de acuerdo con el contorno adecuado de la mandíbula basado en el lado sano y para permitir una angiogénesis superior a través de los agujeros en la malla. El implante impreso a partir de titanio utilizando tecnología selectiva de sinterización láser y resultados postoperatorios se puede observar en estas imágenes.

Observe la continuidad de la mandíbula inferior, la posición vertical correcta del segmento inferior izquierdo de la mandíbula y la simetría en el contorno corporal que se reconstruyó utilizando el implante específico del paciente como contorno exterior y un injerto óseo de cresta ilíaca para llenar los vacíos. Al diseñar el implante específico del paciente, tenga en cuenta la planificación de una placa de tamaño mínimo que sea lo suficientemente fuerte como para permitir las fuerzas de carga mientras soporta las fuerzas de cizallamiento y par. Los implantes específicos del paciente también se pueden diseñar para craneoplastia, procedimientos ortopédicos y pueden ser potencialmente utilizados para el diseño de tejido blando en todos los órganos.

Este protocolo actualmente permite la planificación de nuevos implantes para cirugías y estudios de investigación y eventualmente puede facilitar la bioimpresión de implantes y la regeneración de materiales extraños.