Toepassing van 3D-printtechnologie bij microvasculaire decompressie voor trigeminusneuralgie via retrosigmoïde craniotomie

Summary

Dit protocol evalueert de toepassing van 3D-printtechnologie bij craniale microvasculaire decompressie voor trigeminusneuralgie via retrosigmoïde craniotomie, met een focus op geïndividualiseerde import van beeldgegevens, beeldverwerking, fabricage van 3D-modellen, intraoperatieve chirurgische begeleiding en postoperatieve resultaten.

Abstract

Retrosigmoïde craniotomie is de geprefereerde chirurgische benadering voor de behandeling van cerebellopontine hoek (CPA) laesies, met name voor microvasculaire decompressie bij primaire trigeminusneuralgie. Onnauwkeurige lokalisatie van de transversale sigmoïde sinusovergang (TSSJ) leidt echter vaak tot postoperatieve complicaties. Om dit probleem aan te pakken, werd het digitale medische modellerings- en ontwerpsysteem E-3D gebruikt voor preoperatieve visualisatie en lokalisatie van de TSSJ, waardoor een nauwkeurige chirurgische planning mogelijk is. De E-3D-software identificeerde de optimale positie voor het strategische braamgat, visualiseerde de ruimtelijke relatie met de sigmoïde en transversale sinussen en faciliteerde de creatie van een 3D-geprinte chirurgische geleidingsplaat om intraoperatieve navigatie te ondersteunen. Dit protocol minimaliseert letsel aan de sigmoïde en transversale sinussen, vermindert het risico op overmatige schedeldefecten en helpt postoperatieve complicaties zoals lekkage en infectie van cerebrospinale vloeistof (CSF) te voorkomen. Over het algemeen verbetert de integratie van 3D-printtechnologie en chirurgische geleidingsplaten de veiligheid en precisie van retrosigmoïde craniotomie.

Introduction

De retrosigmoïde craniotomie (RCS) is een van de meest gebruikte chirurgische benaderingen om toegang te krijgen tot de CPA. Deze techniek biedt verschillende voordelen, waaronder bedieningsgemak, duidelijke blootstelling van de cerebellopontine hoekstructuren en de mogelijkheid om de interne gehoorgang naar behoefte te openen met behoud van de aangezichtszenuw, de gehoorzenuw en het omliggende vaatstelsel. Als gevolg hiervan is RCS de geprefereerde chirurgische benadering geworden voor de behandeling van pathologieën in de CPA-regio¹. Tijdens microvasculaire decompressie via retrosigmoïde craniotomie voor trigeminusneuralgie is het echter essentieel om de kruising van de sigmoïde en transversale sinussen, de onderrand van de transversale sinus en de mediale rand van de sigmoïde sinus, volledig bloot te leggen. Dit vereist vaak uitgebreide botverwijdering, wat het risico op veneuze sinusbeschadiging, postoperatieve CSF-lekkage en andere complicaties verhoogt ^2,3,4. Traditioneel wordt het 'strategische braamgat' gelokaliseerd met behulp van het 'sterpunt', gedefinieerd als de kruising van de pariëtale, occipitale en temporale botten posterieur en superieur aan de mastoïdwortel. Dit punt komt overeen met de externe craniale projectie van de transversale-sigmoïde sinusjunctie⁵. Vanwege anatomische variaties tussen individuen leidt het uitsluitend vertrouwen op het 'sterpunt' voor lokalisatie echter vaak tot onnauwkeurigheden, waardoor het risico op sinusletsel toeneemt en mogelijk tot ernstige complicaties kan leiden ^6,7.

Met de snelle vooruitgang van moderne medische beeldvorming maken craniale computertomografie (CT) en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) het mogelijk om nauwkeurige en geïndividualiseerde anatomische gegevens van de patiënt te verkrijgen. CT-gebaseerde 3D-reconstructie kan tweedimensionale beelden omzetten in driedimensionale modellen, waardoor preoperatieve lokalisatie van het 'strategische braamgat' wordt ^{vergemakkelijkt8}. Het slaagt er echter niet in om de relatie tussen het 'strategische braamgat' en de oriëntatiepunten van de laterale schedel tijdens de operatie direct te visualiseren, waardoor het nut ervan voor realtime chirurgische begeleiding wordt beperkt. Intraoperatieve neuronavigatiesystemen, gebaseerd op MRI, kunnen de positie en morfologie van de transversale en sigmoïde sinussen rechtstreeks op de hoofdhuid en het schedeloppervlak in kaart brengen, waardoor een nauwkeurigere lokalisatie van het 'strategische braamgat' mogelijk ^is9. Desalniettemin zijn deze systemen complex om te bedienen, kostbaar en verlengen ze de anesthesie en chirurgische duur. Bovendien zijn de meeste ziekenhuizen niet bedreven in deze technologie¹⁰. Daarom is het identificeren van een economische, gemakkelijke, veilige en betrouwbare methode voor het aanwijzen van het 'strategische braamgat' van groot klinisch belang.

In de afgelopen jaren heeft de 3D-printtechnologie zich snel ontwikkeld en steeds meer toegepast in de medische sector¹¹. Deze technologie biedt aanzienlijke voordelen voor klinisch gebruik, omdat het geïndividualiseerde CT- en MRI-beeldvormingsgegevens kan omzetten in intuïtieve, tastbare modellen voor chirurgische begeleiding. Bovendien is het kosteneffectief, zeer nauwkeurig en gemakkelijk te produceren¹². In deze studie presenteren we het geval van een 65-jarige vrouwelijke patiënt met trigeminusneuralgie die microvasculaire decompressie onderging via retrosigmoïde craniotomie, geleid door preoperatieve en intraoperatieve 3D-printtechnologie, als een representatief geval.

Protocol

Het General Hospital van de Ningxia Medical University keurde het gebruik van 3D-printen goed om chirurgische ingrepen te begeleiden voor de behandeling van een 65-jarige patiënt met trigeminusneuralgie (KYLL-2025-1006). Er werd schriftelijke geïnformeerde toestemming verkregen van de patiënt. De 3D-printbenodigdheden werden commercieel verkregen. De reagentia en apparatuur die in het onderzoek zijn gebruikt, staan vermeld in de materiaaltabel.

1. Verzameling en registratie van de medische geschiedenis van de patiënt

1. Communiceer met de patiënt om de locatie van trigeminusneuralgie, de frequentie van aanvallen, pijnkenmerken, bijbehorende symptomen en eerdere behandelingsgeschiedenis te beoordelen.
   OPMERKING: De primaire klinische kenmerken van trigeminusneuralgie zijn onder meer: (1) Pijn - terugkerende, voorbijgaande episodes van elektrische schokachtige, stekende of scheurende pijn in het distributiegebied van de nervus trigeminus, gekenmerkt door plotseling optreden en abrupte stopzetting. (2) Frequentie - pijn wordt vaak veroorzaakt door specifieke acties, die seconden tot minuten duren, met symptoomvrije intervallen tussen de afleveringen. Ernstige gevallen kunnen gepaard gaan met ipsilaterale spasmen van de aangezichtsspieren. (3) Geassocieerde symptomen - ipsilateraal blozen in het gezicht, zweten, verhoogde huidtemperatuur, pupilverwijding, scheuren, verstopte slijmvliezen en verhoogde speekselvloed.

2. Pre-operatieve onderzoeken

1. Voer de fysieke onderzoeken uit.
   OPMERKING: Lichamelijk onderzoek omvat: (1) Sensorisch onderzoek - beoordeel het gevoel van de gezichtshuid, inclusief de sensorische verdeling van de oogheelkundige, maxillaire en mandibulaire takken van de nervus trigeminus. (2) Reflexonderzoek - evalueer de hoornvliesreflex door voorzichtig een katoenen sliert over het laterale aspect van het hoornvlies te vegen. (3) Motorisch onderzoek - onderzoek de functie van de mediale pterygoïde, laterale pterygoïde, kauwspier en temporalis-spieren. Let op symmetrie en kracht tijdens het openen en sluiten van de mond.
2. Magnetische resonantie beeldvorming
   1. Voer een MRI uit om primaire en secundaire trigeminusneuralgie te identificeren (zoals weergegeven in figuur 1).
      OPMERKING: Primaire trigeminusneuralgie toont duidelijk de relatie van de nervus trigeminus met de perifere bloedvaten, evenals de uitlijning van de verantwoordelijke vaten.
3. Computertomografie (CT) onderzoek
   1. Voer CT uit om schedelbeelden te reconstrueren die de morfologie van de achterste fossa, de sigmoïde en transversale sinussen en het 'sterpunt' aan de zijkant van de schedel laten zien (zoals weergegeven in figuur 2).
4. Elektrofysiologisch onderzoek
   1. Voer preoperatief elektrofysiologisch onderzoek uit om het type trigeminusneuralgie te bepalen.
      OPMERKING: Preoperatief elektrofysiologisch onderzoek omvat de volgende indicatoren: (1) Pain-related evoked potentials (PREP) - biedt een objectieve beoordeling van nociceptieve geleidingsroutes en wordt beschouwd als de gouden standaard in klinische neurofysiologische evaluatie van pijn. (2) Stroomwaarnemingsdrempel (CPT) - vertegenwoordigt de minimale stimulatie-intensiteit die nodig is om consequent een sensorische respons op te wekken op een specifieke frequentie en testplaats. (3) Kwantitatieve sensorische testen (QST) - kwantificeert de stimulusintensiteit die nodig is om specifieke sensaties op te roepen, waardoor functionele beoordeling van dikke gemyeliniseerde, dunne gemyeliniseerde en niet-gemyeliniseerde zenuwvezels mogelijk is. (4) Knipperreflex (BR) - een verdedigingsreflex die wordt veroorzaakt door stimulatie van de supraorbitale zenuw, periorbitale percussie, hoornvliesprovocatie of akoestische/optische stimuli. (5) Kauwreflex (MIR) - ook wel exteroceptieve remming genoemd, MIR is een beschermend mechanisme dat de tanden en kaak beschermt tijdens occlusie en kauwen.

3. 3D bedrukte fabricage van chirurgische geleiders

1. Beeldvormingsgegevens importeren en chirurgische geleiders exporteren
   1. Download de onbewerkte DICOM-gegevens van de craniale CTA-scan van de patiënt uit het PACS-systeem van het ziekenhuis.
   2. Gebruik het E-3D Digital Medical Modeling and Design System om de volgende bewerkingen uit te voeren: importeer de DICOM-gegevens via de module "Data Management - Import CT/MRI".
   3. Nadat u het ontwerp van de 3D-printgids hebt voltooid, exporteert u het STL-model naar de 3D-printer met behulp van de functie "STL-model exporteren".
2. Driedimensionale reconstructie van craniale anatomische structuren
   1. Voer multi-weefselreconstructie op schaal 1:1 uit van de craniofaciale anatomie van de patiënt met behulp van de 3D-reconstructiemodule met behulp van de compatibele software, inclusief nauwkeurige segmentatie van de huid, sigmoïde sinus, transversale sinus en schedelbotstructuren (zoals weergegeven in afbeelding 3).
      OPMERKING: Na voltooiing van de driedimensionale reconstructie van de sigmoïde sinus en de transversale sinus, werd digitaal trimmen gebruikt om de morfologie van de vasculaire sinussen en de driedimensionale ruimtelijke structuur van de overgang tussen de sigmoïde sinus en de transversale sinus duidelijk weer te geven. Het schedelbotmodel werd gereconstrueerd door langs het midden-sagittale vlak te snijden om de ipsilaterale sigmoïde sinusgroef en de transversale sinusgroef weer te geven, waarbij de ruimtelijke relatie tussen de gereconstrueerde vasculaire sinussen en de overeenkomstige groeven werd geverifieerd.
3. Positionering van het 'strategische braamgat' en planning van chirurgische routes
   1. Voer een nauwkeurige chirurgische planning uit met behulp van de trajectplanningsmodule van de software om het 'strategische braamgat' aan te duiden op de kruising van de gereconstrueerde sigmoïde sinus en de transversale sinus.
   2. Geef tegelijkertijd axiale, coronale en sagittale CT-beelden weer en pas het traject van de nagelbaan in realtime aan (zoals weergegeven in afbeelding 4).
      OPMERKING: Het gereconstrueerde 3D-beeld toont het nagelpad en de kruising van het nagelpad en de schedel is het 'Strategic burr hole', dat ook dient als het visuele markeringspunt voor methyleenblauw op de buitenplaat van de schedel.
4. Voorbereiding van gepersonaliseerde chirurgische handleidingen
   1. Gebruik de universele geleideplaatontwerpfunctie in de software. Selecteer craniofaciale anatomische oriëntatiepunten (jukbeenboog, neuswortel en 'Strategisch braamgat') en voeg ze samen met het nagelbaantraject om een chirurgische geleidingsplaat te vormen.
   2. Implementeer het algoritme voor padextractie → het genereren van basisoppervlakken → geleidingsplaatfusiealgoritme om een patiëntspecifiek geleideplaatmodel met geïntegreerde navigatiekanalen te creëren.
   3. Exporteer het voltooide geleideplaatmodel volgens stap 3.1 en produceer het met behulp van 3D-printtechnologie (Afbeelding 5).
      OPMERKING: E-3D-software kan automatisch gemarkeerde anatomische gebieden combineren met vooraf ingestelde nagelpaden om een geleideplaatmodel met kanalen te vormen (Afbeelding 6).

4. Chirurgische ingreep

1. Gebruik de 3D-geprinte chirurgische geleidingsplaat om het 'strategische braamgat' nauwkeurig te positioneren. Nadat u de patiënt hebt gepositioneerd en het hoofdframe hebt bevestigd, plaatst u de steriele chirurgische geleider op het hoofd en het gezicht volgens de anatomische oriëntatiepunten om het 'strategische braamgat' nauwkeurig te lokaliseren (Figuur 7).
   OPMERKING: Gebruik een spuit van 5 ml om de hoofdhuid binnen te dringen langs het vooraf ingestelde nagelbaantraject van de geleidingsplaat om het buitenoppervlak van de schedel te bereiken en injecteer 0.05 ml 1% methyleenblauw. De markeringspunten van het botoppervlak gevormd door methyleenblauw komen overeen met het vooraf geplande 'strategische braamgat'.
2. Bevestiging van de nauwkeurigheid van chirurgische geleiders
   1. Snijd de huid en het onderhuidse weefsel in. Identificeer het methyleenblauw gemarkeerde gebied op het buitenoppervlak van de schedel. Boor op deze locatie en controleer vervolgens of de buitenrand overeenkomt met een vasculaire sinus (Figuur 7).

5. Postoperatieve zorg

1. Houd de mentale toestand, het bewustzijnsniveau en de vitale functies nauwlettend in de gaten. Implementeer vloeistofbeheer om lage intracraniale druk te voorkomen. Voer 2 uur na de operatie een craniale CT-scan uit (zoals weergegeven in afbeelding 8).
   OPMERKING: Postoperatief verdwenen de symptomen volledig, zonder herhaling van door percussie geïnduceerde triggerpointpijn.

Results

Bij alle patiënten werd primaire trigeminusneuralgie vastgesteld en multiple sclerose werd uitgesloten. Klinisch onderzoek toonde de betrokkenheid aan van de maxillaire tak van de ipsilaterale trigeminuszenuw en, in mindere mate, de mandibulaire tak. De pijn werd gekenmerkt door een elektrische schok-achtige kwaliteit en kon worden veroorzaakt door activiteiten zoals tandenpoetsen of tikken op de triggerpoints. De duur van de pijnepisodes varieerde en er werden geen afwijkingen in de hoo...

Discussion

Retrosigmoïde craniotomie is de geprefereerde chirurgische benadering voor microvasculaire decompressie (MVD) bij trigeminusneuralgie, waarbij voldoende blootstelling van de sigmoïde sinus en transversale sinusjunctie¹³ vereist is. Na CSF-drainage wordt het cerebellum ingetrokken met behulp van de hoek tussen de cerebellaire vermis en het petrous bot om het CPA-gebied bloot te leggen. Laesies in de CPA-regio omvatten, maar zijn niet beperkt tot, trigeminusneuralgi...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D printing supplies	Zhongshan Dajian Technology Co.	UTR8360X
Cranial stabilization & Brain retraction	Mayfield Ltd.	A2000
CT	Siemens Medical Systems Ltd.	SOMATOM Force
E-3Ddigital medische modellering en ontwerpsysteem	Hunan Liuwei Jinghang Digital Technology Co., Ltd.	(x64 V19.12 versie)
Gaas	Yixin Medical Equipment Co.
Jodofoor	Shandong Lilkang Medical Technology Co.
Medtronic IPCTM	Medtronic Medical Devices Ltd.
Methyleenblauw Injectie	Jumpcan PhaJumpcan Pharmaceutical Group Co., Ltd
MRI	Siemens Medical Systems Ltd.	MAGNETOM Vida
Chirurgische messen	Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co.
Spuit	Hunan Oasis Huikang Development Co.
Tampon	Henan Zhongjian Medical Equipment Co.
UnionTech 3D printer	Shanghai Luen Thai Science & Technology Co.	Lite 600