Planification et impression 3D d’implants spécifiques aux patients pour la reconstruction des défauts osseux

Ce protocole permet le traitement virtuel des patients présentant des défauts osseux et la création de nouveaux guides chirurgicaux et plaques de fixation. L’utilisation de ce protocole permet de créer virtuellement et de créer des implants en fonction de ce qui est faisable pour une utilisation en salle d’opération avec une précision supérieure et une durée de fonctionnement réduite. Les implants spécifiques aux patients prévus avec notre protocole sont basés sur une imagerie 3D précise qui donne lieu à des implants parfaitement ajustés et permet la restauration d’une anatomie, d’une symétrie et d’une fonction appropriées des tissus.

Ce protocole permet aux utilisateurs de concevoir et d’imprimer des modèles ou des structures complexes à partir de différents matériaux et d’examiner différents paramètres tels que leur force ou leur capacité à permettre la régénération osseuse. Bien que ces programmes soient très conviviaux, il faut du temps pour maîtriser le processus de conception assisté par ordinateur. La patience et la pratique aideront l’utilisateur à s’améliorer et à accélérer.

Comme ce protocole contient de nombreuses étapes de planification virtuelle, l’observation des étapes sera extrêmement utile. Pour la segmentation du modèle reconstruit en 3D, dans le logiciel de segmentation approprié sous le menu segmentation osseuse, sélectionnez Général et utilisez l’outil plus pour indiquer le segment d’intérêt et l’outil moins pour indiquer les segments indésirables lors du défilement et du déplacement à travers l’analyse. Utilisez le bouton Définir qui initie la segmentation et cliquez sur Appliquer pour créer le nouveau segment.

Pour effectuer une bonne segmentation osseuse, un grand nombre de marques positives et négatives doivent être utilisées dans le modèle reconstruit en 3D. et tous les autres points de vue. Lorsque la segmentation est terminée, corrigez les marques et ajoutez-en de nouvelles pour une meilleure précision au besoin.

Exportez les fichiers sous forme de fichiers 3D STL. Pour concevoir l’implant de reconstruction 3D, importez les fichiers STL dans le logiciel de conception 3D et utilisez l’outil Rasage pour séparer l’os en deux parties. Dans le menu Select Move Clay, sélectionnez l’outil Clay et marquez la région d’intérêt.

Copiez la région marquée et créez un nouvel objet identique dans la liste d’objets pour manipuler la position de la région. Pour vous assurer que l’axe de rotation est défini sur la partie de l’os qui restera dans la même position, sélectionnez Repositionner et définissez l’axe de rotation comme prévu. Comme le crâne humain est principalement symétrique, utilisez l’outil Argile miroir pour obtenir le positionnement ou le placement correct du segment manquant ou mal placé et placez le plan au centre du crâne.

Basé sur la moitié en miroir, effectuez la rotation du segment au besoin et utilisez l’outil Ajouter de l’argile du menu Construct Clay pour reconstruire la partie osseuse avulsée. Dans le menu Curves, sélectionnez l’option Draw Curve pour créer une forme extérieure continue de l’implant désiré. Cliquez à droite sur le segment et sélectionnez Duplicata pour dupliquer le segment osseux.

Travaillant dans le nouveau segment dupliqué, dans le menu Detail Clay sélectionnez Emboss avec Curve pour créer le volume de l’implant de reconstruction. Sélectionnez la forme externe de l’implant esquissé et placez le curseur en forme de cercle à l’intérieur de l’implant esquissé à la surface de l’os. Sélectionnez les paramètres souhaités, surtout la distance pour contrôler l’épaisseur de l’implant et cliquez à droite sur le segment dupliqué pour sélectionner Boolean et Supprimer, puis sélectionnez l’objet contenant l’implant créé.

Dans les cas où des trous pour la fixation de la vis ou l’angiogenèse sont nécessaires, utilisez la fonction Create Plane pour créer un plan parallèle dans lequel les trous de la plaque sont conçus. Lorsque les plans sont positionnés dans un parallélisme maximal à l’implant, sélectionnez un cercle dans le menu Sketch et créez des cercles de la taille et de la position désirées dans le segment. Dans le menu Curves, utilisez l’option Project Sketch pour désigner les esquisses à transférer de l’avion à l’implant.

Pour générer le compteur pour les vis, dans le menu Detail Clay, sélectionnez Emboss avec Curve et placez le curseur en forme de cercle à l’intérieur de la zone circulaire marquée sur la surface du segment. Pour compléter les trous dans le menu SubD Surfaces, utilisez l’option Wire Cut SubD pour créer des tiges perpendiculaires à l’implant. Pour créer les trous à l’aide des tiges, sélectionnez Boolean et Retirez-les et sélectionnez chaque tige successivement, en cliquant à droite sur Boolean, Retirez-vous et créez un implant dans la liste des objets.

Pour créer un maillage dans l’implant, utilisez Draw Curve pour générer un croquis du maillage planifié tel que démontré. Dans le menu Detail Clay, utilisez Emboss avec image enveloppée pour sélectionner une image de modèle après laquelle le maillage sera conçu. Les régions blanches de l’image seront soustrayées et les zones noires resteront.

Ajustez manuellement la direction et la taille de la conception et réglez l’épaisseur du généré, puis cliquez sur Appliquer. L’implant spécifique au patient sera alors prêt pour la production. Ces images ont été obtenues d’un patient féminin de 40 ans avec une plaque cassée de fixation de reconstruction stock-fournie d’une blessure précédente et d’une rupture non union dans le corps gauche de sa mâchoire inférieure.

La segmentation de la mâchoire inférieure a été exécutée comme démontré pour séparer la plaque cassée de fixation. Utilisant le logiciel de conception 3D, le segment gauche de la mandibule a été repositionné à la position anatomique correcte. La mise en miroir du côté sain droit a été exécutée pour permettre la reconstruction appropriée de l’os manquant.

L’implant spécifique au patient pourrait alors être conçu, y compris des trous pour les vis de fixation. Un maillage a été conçu pour permettre le placement supplémentaire de greffe d’os, selon le contour approprié de la mâchoire basé sur le côté sain et pour permettre l’angiogenèse supérieure par les trous dans le maillage. L’implant imprimé à partir de titane à l’aide de la technologie sélective de frittage laser et des résultats postopératoires peuvent être observés dans ces images.

Notez la continuité de la mâchoire inférieure, la position verticale correcte du segment inférieur gauche de la mâchoire et la symétrie dans le contour du corps qui a été reconstruit en utilisant l’implant spécifique au patient comme contour externe et une greffe osseuse de crête iliaque pour combler les vides. Lors de la conception de l’implant spécifique au patient, envisager la planification d’une plaque de taille minimale qui est assez forte pour permettre des forces de charge tout en résistant aux forces de cisaillement et de couple. Les implants spécifiques au patient peuvent également être conçus pour la cranioplastie, les procédures orthopédiques et peuvent être potentiellement utilisés pour la conception de tissus mous dans tous les organes.

Ce protocole permet actuellement la planification de nouveaux implants pour les chirurgies et les études de recherche et pourrait éventuellement faciliter la bioimpression des implants et la régénération des matériaux étrangers.