Modèle d’impression 3D de la vertèbre lombaire spécifique d’un patient

Résumé

Cette étude vise à créer un modèle imprimé en 3D d’une vertèbre lombaire spécifique au patient, qui contient à la fois les modèles de vertèbre et de nerf rachidien fusionnés à partir de données de tomodensitométrie à haute résolution (HRCT) et d’IRM-Dixon.

Résumé

La rhizotomie dorsale sélective (SDR) est une opération difficile, risquée et sophistiquée, dans laquelle une laminectomie doit non seulement exposer un champ de vision chirurgical adéquat, mais également protéger les nerfs spinaux du patient contre les blessures. Les modèles numériques jouent un rôle important dans le pré et intra-fonctionnement du SDR, car ils peuvent non seulement familiariser les médecins avec la structure anatomique du site chirurgical, mais également fournir des coordonnées de navigation chirurgicales précises pour le manipulateur. Cette étude vise à créer un modèle numérique 3D d’une vertèbre lombaire spécifique au patient qui peut être utilisé pour la planification, la navigation chirurgicale et la formation de l’opération SDR. Le modèle d’impression 3D est également fabriqué pour un travail plus efficace au cours de ces processus.

Les modèles numériques orthopédiques traditionnels reposent presque entièrement sur des données de tomodensitométrie (TDM), qui sont moins sensibles aux tissus mous. La fusion de la structure osseuse de la tomodensitométrie et de la structure neuronale de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) est l’élément clé de la reconstruction du modèle dans cette étude. Le modèle numérique 3D spécifique du patient est reconstruit pour l’apparence réelle de la zone chirurgicale et montre la mesure précise des distances interstructurelles et de la segmentation régionale, ce qui peut aider efficacement à la planification préopératoire et à la formation des SDR. Le matériau transparent de la structure osseuse du modèle imprimé en 3D permet aux chirurgiens de distinguer clairement la relation relative entre le nerf spinal et la plaque vertébrale du segment opéré, améliorant ainsi leur compréhension anatomique et leur sens spatial de la structure. Les avantages du modèle numérique 3D individualisé et sa relation précise entre les structures nerveuses spinales et osseuses font de cette méthode un bon choix pour la planification préopératoire de la chirurgie SDR.

Introduction

La paralysie cérébrale spastique touche plus de la moitié des enfants atteints de paralysie cérébrale¹, entraînant des contractures tendineuses, un développement squelettique anormal et une diminution de la mobilité, ce qui a un impact considérable sur la qualité de vie des enfants touchés². En tant que principale méthode chirurgicale pour le traitement de la paralysie cérébrale spastique, la rhizotomie dorsale sélective (SDR) a été entièrement validée et recommandée par de nombreux pays ^3,4. Cependant, la nature complexe et à haut risque de la chirurgie SDR, y c....

Protocole

Toutes les données proviennent du patient clinique, dont l’opération SDR a été réalisée à l’hôpital BJ Dongzhimen. Le protocole suit les lignes directrices du comité d’éthique de la recherche de l’hôpital Dongzhimen et a été approuvé par celui-ci.

Remarque : La carte complète du protocole de reconstruction du modèle est illustrée à la figure 1. Les données de tomodensitométrie à haute résolution (HRCT) et les données de Dixon sont des matières premières pour la modélisation; ensuite, la création du modèle 3D consiste en l’enregistrement et la fusion d’images. Le modèle numérique 3D final est imprimé par la tech....

Résultats

Sur la base des données de fusion d’images de tomodensitométrie lombaire / IRM chez les enfants atteints de paralysie cérébrale, nous avons créé un modèle représentatif de la colonne lombaire combinée aux nerfs spinaux. Le filtrage passe-haut a été utilisé pour extraire le signal élevé dans la plage de valeurs CT de 190-1 656 de HRCT, afin de réaliser la reconstruction de la structure osseuse de la colonne lombaire dans la zone d’opération. Les structures nerveuses spinales ont été reconstruites par le filtrage passe-hau.......

Discussion

Cette étude fournit un flux de travail pour établir un modèle d’impression 3D préopératoire de la colonne lombaire chez les patients atteints de paralysie cérébrale, dans le but de faciliter la planification préopératoire de la chirurgie SDR et d’améliorer la formation anatomique basée sur le modèle spécifique du patient. L’étude vise à établir un modèle imprimé en 3D très fiable qui démontre avec précision les structures vertébrales et nerveuses lombaires du patient. En mesurant la position de la lame et du nerf rachidi.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Imprimante 3D J55 Prime	Stratasys	J55 Prime	Fabrication du modèle
MATLAB	MathWorks  ;	2022B	Informatique et visualisation  ;
Mimics	Materialise	Mimics Research V20	Transformation de format de modèle
Outils pour la fusion volumique	Entropie intelligente	VolumeFusion V1.0	Beijing Entropie intelligente Science & Technology Co Ltd. Modélisation pour la fusion CT/IRM