Summary
コンピューター援用設計/計算機援用製造 (CAD/CAM) 手術ガイドを設計する方法のとおりです。切断面が分離、ユナイテッド、および必要な骨移動を簡単に視覚化するために厚きます。これらのデザインは、印刷し、精度の確認立体化することができます。
Abstract
コンピューター援用設計/コンピューター支援製造 (CAD/CAM) が今口腔外科の分取技法として評価されます。世界の限られた区域だけでこの技は安価で利用できるので、社内のアプローチを使用して CAD/CAM サージカル ガイド小説を開発しました。CAD ソフトウェアを使用して、上顎骨切除領域と切断面と腓骨の切断面と角度が決定されます。一度切除領域を決定すると、必要な面は、ブール修飾子を使用して抽出されます。これらの表面的な面に合わせて骨の表面や肥厚した固形物を安定させるために団結しています。切断ガイドの腓骨と上顎だけ、表面的な面を厚くことにより転送された骨のセグメントの配置を定義するも。CAD 設計は、.stl ファイルとして記録され、三次元 (3 D) が実際手術ガイドとして印刷します。ガイドの精度をチェックするには、3 D 印刷の顔と腓骨モデルを用いたモデル手術が実行されます。これらのメソッドは、商業ガイドがご利用いただけませんの外科医を支援するために使用可能性があります。
Introduction
CAD/CAM 技術の使用には、最近増加の歯科と義歯があります。このような CAD/CAM の進化、次は、CAD/CAM を使用して柄フラップ転送今悪性腫瘍1,2,3腫瘍広範切除後の下顎骨再建のフィールドで使用されます。欧米諸国でいくつかの企業は、供給し、下顎骨地域向けの CAD/CAM 切削ガイドを販売し始めています。顎骨の CAD/CAM の再建は精度4,5,6,7,8,9,10 面で利点を持っているとみなされて ,11。しかし、欠点は、限られた分野で世界的にこの手法があり、非常に高価な12です。したがって、上顎病変の CAD/CAM 復興しないまだ人気となっています。上顎再建の症例数が、下顎よりも低く、商業ガイドは一般的ではありません。
商業上顎 CAD/CAM ガイドは日本では販売されていない、ため社内のアプローチを使用して CAD/CAM サージカル ガイドを開発しました。CAD/CAM ガイドの臨床的有効性が既に報告された13,14,15,16,17,18,19, がないです。それらを設計する方法のレポートです。本報告の目的は、低コストの社内アプローチを用いた CAD/CAM の設計法を示すことです。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
この研究は筆者らの施設検討委員会によって承認され、すべての患者同意書フォームが完成しました。
1 材料の準備
- パソコン、顔面骨、腓骨、InVesalius20など変換ソフトウェアおよび三次元 (3 D) CAD ソフトウェア (例えば、ブレンダー21) の計算された断層撮影 (CT) データを使用します。
注: 正確な設計のためには、最大厚さ 1 mm スライスの CT データの使用をお勧めします。実際の手術のシミュレーション、患者の CT データを使用します。研究では、無料の人間の 3次元データ22を使用します。 - 3 D プリンター23ネジ、金属板および小さいのこぎりを使用してだけでなく、デザインも実際のオブジェクト、結果をチェックします。
注意: 本研究は実験的です。金属プレート、ネジ、および小さいのこぎりは、モデル手術に使用できます。金属板ではなくプラスチック製固定プレートは、サージカル ガイドと共に、3 D プリンターによっても印刷できます。 - 顔の骨と腓骨 (.stl フォーマット) の 3次元データに InVesalius20を使用しての画像データを転送します。
注: CT データは本質的に二次元 (2 D) 写真の形で記録されます。したがって、3次元のデータを使用する前にデータを 3次元データに変換する必要は。フリー ソフトウェアは、この目的のために十分です。本報告では 3次元ファイルにデータを転送する方法は説明しません教育ビデオ、ガイド他の場所であります。 - ブレンダー21各 .stl ファイルをインポートします。
メモ: CAD ソフトウェアは通常、.stl スタイル 3-D 形式を受け付けます。最初、上顎、腓骨 .stl でそれらをインポートすることによって、特定の CAD ソフトウェアでファイルを開いてください。
2. デザイン
- 骨除去の領域を決定して骨の欠損部を凝固
- 摘出するエリアを決定します。
注: この実験によるシミュレーション外科で上顎骨の一部は切除範囲として設定できます。合計上顎後の復元が難しいので上顎の小さい部分だけ初心者のための選択であります。臨床設定で otorhinolaryngologists は、癌領域によると領域を決定します。 - 大きな飛行機を作ることし、オブジェクト モード (図 1 aと1 b) の除去のための区域の境界線上に置きます。第二面 (図 1 b-1 d) を配置することによって従うし、平面がの除去のため全体の領域を囲むまでそうし続けます。オブジェクト モードでのこれらの面を結合します。
- これらのすべての面の頂点を選択し、除去のための領域を囲む編集モードでエッジと面 (図 1e) することによって互いに接続します。
注: 切除平面はコピーし、これらの元の平面は使用凝固、切除する際は破棄されるためを維持する必要があります。本研究ではあらゆる機会のすべての平面と立体をコピーして再利用することを可能するために勧めします。 - 編集モードでブール修飾子を使用して顔の骨から切除可能の固体を減算します。これは、結果、剃毛顔面骨 (図 1f)、上顎欠損モデルであります。
- 摘出するエリアを決定します。
- 腓骨の骨を置くこと
- 上顎欠損領域 (図 2、) に、腓骨を配置します。マーカー (小さなキューブが図 2に示すように紫) として腓骨の 2 点 (8 cm 腓骨頭と 5 cm 外側のくるぶしから近位から遠位) に小さなキューブを配置します。
注: 臨床場面で、腓骨は腓骨頭から 8 cm と 5 cm 外側のくるぶしから近位の間使用できます。このマーキングによって、我々 は簡単に使用できる領域を理解できます。 - 親のオブジェクト モードで設定として腓骨に小さなキューブをリンクします。
- 復興が必要な上顎の病変でいくつかのポイントにマーカーとして小さなキューブを配置します。このマーキングに必要な再生のポイントの可視性が増加します。
- 腓骨が正中線から配置されている場合は、オブジェクト モードで歯槽骨の前面の縁に腓骨を合わせてください。
- 最初の腓骨骨切り面 (図 2b) として正中上顎骨切り術の前の平面を使用します。
- オブジェクト モード (図 2c) で適切な場所に新しい骨切り面を配置します。親の設定として、この新しい飛行機を腓骨にリンクします。
メモ: 腓骨の親を設定することによってこの新しい骨切り面と腓骨の間の相対的な回転方向は常に維持、腓骨が別の場所に移動する場合でも。これらの 2 つの切断面に囲まれた腓骨部腓骨の最初のブロックになります。 - 親のオブジェクト モードで設定として腓骨と骨切り術の 2 つの面をコピーします。両端に 2 つの切断面を持つ最初のブロック領域に再構成が必要な第 2 の領域は、このコピーした腓骨を移動 (図 2e) 2 番目の腓骨ブロックを計画します。
- オブジェクト モードで新しい平面を追加することによって 2 番目の切断面を配置します。
注: 最初と 2 番目の切断面は腓骨の 2 番目のブロックの端になります。3 番目のブロックが必要な場合は、同様の手順が追加されます。腓骨の隣接するブロックの間の隙間の適切な長さを維持する必要があります。
注: 最初と 2 番目のブロックの間のギャップが快適な骨切り術を持つための鍵としてと見なされます。このギャップが広い場合、骨切り術は広い作業空間のために簡単になりますが、血管の長さは多少無駄になります。対照的に、ギャップが狭い場合、骨切りが面倒になりますが、未使用の骨の無駄を排除することによって、2 番目または 3 番目のブロックができます。
- 上顎欠損領域 (図 2、) に、腓骨を配置します。マーカー (小さなキューブが図 2に示すように紫) として腓骨の 2 点 (8 cm 腓骨頭と 5 cm 外側のくるぶしから近位から遠位) に小さなキューブを配置します。
- 腓骨切断ガイドの設計
- 腓骨のみを可視化して (図 3、) オブジェクト モードで腓骨カッティング ガイドを設計するための切断面。
- 各切断面を小さく (図 3b-3 d) 編集モードでのエッジに沿って頂点をスライドさせて、腓骨の切断面の半分だけの領域を占有します。
注: 切断ガイドの継ぎ手側は腓骨の外側面です。栄養血管は内側面にある、ためガイドを内側の側面に設計されていません。 - オブジェクト モード (図 4 a-4e) でソリッドを作成する両端の 2 つの面を結合します。これらのすべての面の頂点を選択し、エッジと面を長方形ソリッドを形成する編集モードで互いに接続します。
- ブール修飾子 (図 5 a-5 c) を使用してこの直方体から腓骨を減算します。
注: この減算の表面は完全に腓骨の外側面にフィットします。すべての必要な腓骨のブロックで同じ手順が繰り返されます。 - オブジェクト モードで各控除の固体を結合しなさい。
- 減算固体 (図 5d) 近くのキューブを配置します。柱 (図 5e-5 g) に面を押し出します。減算のソリッドにこれらの柱を結合しなさい。これは腓骨カッティング ガイド (数字 5 h-5 j) です。
- 上顎の骨切り切断ガイド
注: 上顎骨を切り取り、じゃないすべての切削面のためのガイドを設計に必要な限られた区域だけある腓骨を使用して再構築するため。通常、2 つの切断ガイドを内側の肺胞および横の頬骨エリアをカバーする設計されています。- 上顎除去後元の残りの表面にあった上顎、頬骨の平面を準備しています。幅 1 cm のマージンは十分な (図 6、) です。
- 飛行機を厚くし、ソリッド化モディファイヤー (図 6b) を使用して編集モードでそれらを固める 2.4.1 の手順で準備面を押し出します。
- ステップ 2.1、両端で決定された切除平面上肥厚固体を削除します。これは上顎切断ガイドの設計方法です。
注: はめあい面のギザギザは、継ぎ手の面積十分です。はめあい面がフラットになりがちの場合は、ガイドのずれを避けるために大面積が必要です。
- 腓骨のセグメントの固定ガイド
注: 上顎に転送するのには、腓骨のセグメントの大きさと長さに正確と見なされますが、固定ガイドを使用しない場合、転送の場所が自由に逸脱することができます。腓骨と各切断面 (ステップ 2.2 製) としては、このセグメントで再度使用されます。- 編集モードで腓骨と切断面の両端 (図 7 a及び7 b) と固体の積を取ることによってブール修飾子で各腓骨ブロックを構築します。
- 各腓骨ブロックの表面的な表面の半分を抽出します。
- これらのサーフェス オブジェクト モード (図 7c) のすべてを団結させます。
- 編集モードで小さな顔を削除するには、金属板を嵌合するためのスペースを確保する (図 8、) を切ったナイフを使用します。
- 表面を厚くには、編集モード (図 8 b-8 e) で凝固の修飾子を使用します。
注: 2-3 mm の厚さの最小値は固定ガイドを安定させ、歪みを避けるために必要です。両端に翼を設計する場合任意の金属板を使用せず上顎へのガイドに役立ちます。
3. 3次元印刷モデル手術と実質ガイド
メモ: このレポートの主な目的はサージカル ガイドの設計の方法を紹介します以下の手順は、3次元印刷が必要ない場合は必要ではありません。
- 3 D 印刷をすることができます .stl フォーマットでガイドのデザインをエクスポートします。
- すべてのガイドと骨を印刷します。
注: 印刷、いかだは滑らかな表面印刷を邪魔し、ギザギザの表面と貧しい合わせて骨につながるので、滑らかにする必要がある面は上向きにする必要がありますと見なされます。 -
モデル手術をとおり実行します。
- 実際に同様の手術に合わせて、上顎を顔面骨モデルをまず切断 (図 9、)。その後、鋸を使用して切断面に沿って顔の骨をカットします。
- 腓骨の骨モデルに腓骨切断ガイドを取り付けるし、(図 9b) に切る。腓骨のブロックを (図 9 c 9 d) 固定ガイドに接続します。
- ネジとプレート (図 9e) を使用して上顎欠損部に複雑なこの固定ガイドを修正します。ネジとプレートを用いて固定ガイドのつかない領域で上顎に腓骨セグメントを固定した後、固定ガイドを削除します。復興 (図 9f) は完了です。
- 3 D 再生像をスキャンし、3次元スキャナー24使用 .stl フォーマットで記録します。
- 比較後モデル手術 .stl ファイル比較ソフトウェア25を使用して再建された CAD デザイン (図 10)。
注: 仮想復興デザインとガイド付き復興モデルを比較すると、実際の精度が計算されます。CAD/CAM の精度は、下顎骨再建102.5 mm 偏差内において得られる、ためこの方法では似たような精度が必要。必要な精度が得られない場合は、仮想のデザインをやり直します。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
ここに示す手順を使用して、切除領域は最初に決定されます。CAD ソフトウェアを使用して切除領域は完全に顔に囲まれました。このエリアは、ブール演算によって顔面骨から減算しました。欠損、腓骨イメージが置かれ、腓骨の切断面は、適切な復元ポイントに置かれました。すべて腓骨の切断面は、親の設定で腓骨にリンクされていた。これらの面はより小さくなされし、固形物に統一されました。腓骨はこれらの固体を求めたし、腓骨切断ガイドになった。また顔面の骨の残りの表面の肥厚を認めた;これらはなった上顎切断ガイドです。腓骨のセグメントの表面的な側面はユナイテッド、固定ガイドになる抽出します。最後に、腓骨切断ガイド、上顎切断ガイドおよび腓骨の固定ガイドは、ミキサーで設計されていた。ガイドのこれらのデザインは、.stl フォーマットでエクスポートしました。彼らは 3次元印刷 (図 9 a ・ 9 b) によって実際にプラスチック製のオブジェクトをなった。
モデル手術を行った (図 9 c・9 階)。上顎切断ガイドと腓骨カッティング ガイド完全に顔面骨と腓骨骨モデルに装着されました。モデルをのこぎりで切断してチタン プレートとネジを結果を修正も行われました。以降、3 D 再構築画像は 3次元スキャナー24によって決定されました。手術後モデル .stl ファイルと再建された CAD 設計ガイドと比較ソフトウェア25を使用してプロシージャの精度の面で比較しました。モデル手術からデータは、図 10に示すように復興は、約 2 mm 偏差内で実行できます。
図 1: 上顎骨切除の領域を決定する。(、) 元の顔面骨 .stl ファイルは、Blender にインポートされます。(b) 最初の切断面は頬骨の病変に挿入されます。(c) 次の切断面が配置されます。(d) 歯槽部の切断面を設定もできます。(e) 切断面は団結する必要がありますおよび切除領域を完全に囲みます。(f) ブール修飾子を使用して、上顎エリアは顔面骨から差し引かれます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2: 腓骨のセグメントの位置を計画します。(、) 腓骨 .stl ファイルは、Blender にインポートされます。腓骨の遠位部分は、まず歯槽部に配置されます。(b) 切断面をコピーし、親の設定として、腓骨にリンクされています。(c) 計画の外科医の好みに応じて次の切断面が腓骨に配置されます。これらの 2 つの平面の間に挟まれた、腓骨の領域最初必要な腓骨セグメントになります。(d) 次の腓骨セグメント、コピーした腓骨の位置を決定する配置されます。次の切断面は、外科医の判断によるとも置かれます。(e) 最後に、この例のように、3 腓骨ブロックが設計されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3: エッジに沿って頂点をスライディングします。切断面の (、) 3 つのペアは、親の設定として、腓骨にリンクされます。(b・d)適切なガイドの設計を得るためには、平面の頂点は編集モードでのエッジに沿って移動します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4: 腓骨切断ガイドを行う準備のためボックスのデザインします。適切な切断ガイド サイズになるサイズが縮小されること (、) この切断面が起こっています。(b) 切断面の最終的なサイズが強調表示されます。(c) 切断面は、図 3と同様に、エッジに沿って頂点を摺動によって決定されます。(d) 両方の切断面は、オブジェクト モードで新しい平面を追加することによって結ばれています。(e) 最後に、飛行機が編集モードで表面全体を囲む追加されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5: 腓骨カッティング ガイドを作成します。(、)図 4に示す手順を使用して、3 つのボックスが設計されています。(b) 各ボックスがブール修飾子の差分による腓骨によって共有されます。各ボックスの (c) 反対の表面は完全に腓骨の表面と同じです。(d) の柱にキューブは減算の固形物の近くに配置します。このキューブの (e) A 面が押し出されます。(f) この押し出しを繰り返し、によってメインの柱が作られます。(g) 他の柱を追加すると、固形物を減算する添付ファイルが作られています。(h) 柱と減算の固体を団結しています。(iとj) このカッティング ガイドは腓骨の表面に完全にフィットします。各エッジ ガイド切削鋸切断面になります。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 6: 上顎切断ガイドを設計します。上顎骨と頬骨の (、) 残りの表面は、ちょうど切断領域に隣接する用意しています。(b) これらの平面凝固修飾子を使用して、編集モードで、頬骨と上顎骨に合わせて固体の構築に厚みの増加します。この固体の端は、骨鋸切断面になります。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 7: 転送平面を出しています。(、) それぞれの腓骨のセグメントはブール修飾子の交差を使用して区切られます。(b) この場合、歯槽再建が優先頬骨隆起されます。(c) すべての表面的な顔が収集され、固定ガイドの構築時に準備するために団結します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 8: 腓骨のセグメントの固定ガイドを設計します。(、)、ナイフツールを使用して、線、表面的な表面に設計されています。(b) A の小窓は、頂点と面を削除によって行われます。このウィンドウは、チタン プレート固定に使用されます。(c) 凝固修飾子を使用していくつかのウィンドウが完了したら、表面的な表面の肥厚しました。(dおよびe) 固定ガイドのみを視覚化します。両端に翼は残りの顔面骨にこのガイドを修正に追加されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 9: 手術をモデルします。(、) 3次元プリンター、顔面骨、腓骨の骨、サージカル ガイドを使用して実現できます。(b) 切断ガイドは腓骨に完全に収まるように検討しました。(cとd)、カッティング ガイドを使用してカットされた腓骨のセグメントは固定ガイドに設定されます。固定ガイドは、カットのセグメントに完全に合うことができます。(eおよびf) チタン プレートとネジを使って、腓骨のセグメントは、上顎に転送されます。固定ガイドの取り外し後、追加プレートとネジより強い固定が追加されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 10: 計画モデルを比較します。手術後モデルは 3 D スキャンし、仮想の計画と比較しました。スケール (ミリ波) は、仮想の計画からの偏差の距離を示しています。移された骨はほとんど金属固定プレートが高い偏差 (赤) 低偏差 (緑) をあります。しかし、偏差は主として 2 mm 以下です。このイメージは、図 9に示すサンプルと違います。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
CAD/CAM 復興は切断ガイド4,5,6,7,8 を使用している間正確な骨切りの長さ、幅、および骨の切削角度の達成に貢献すると考えられて ,9,10、11,12,13,14,15,16,17 ,18,19。骨の移動の手配も、固定ガイド11を使用して正確であると見なされます。順序、処理、切断面、配置計画では、既に実際の手術の前に決めので、時間節約は別の利点2,12,13,14です。
また、これらの理論的な利点に加えて CAD/CAM 技術の強さは、サージカル ガイドのため任意の外科医切ることができる同じ場所で同じ方法でこうして標準化手法です。ガイドが非常に正確なあらゆる外科医が無料手アプローチを使用して、結果はむしろ専門知識に依存するのではなく、正確な再構成結果を取得できることを可能な限りです。この CAD/CAM の技術がかなり最近浮上しているのでこれに似たようなレポートが少ないです。商業ガイドは、西洋の国で利用可能ただし、設計手法が公衆に開いていません。本設計法は新しい、開発し、将来的に広く普及することを見込んでいます。
この社内の CAD/CAM のアプローチは、常に優位性を示していません。臨床問題の 1 つは CT 試験データが薄くて細かいスライスのなされていない手術の直前に取得されるか、外科医が迅速に切除領域を決めることはないまたは切除領域が突然変化するときこの手法が無駄になります。内作動。
デザイン作成の問題は、デザイナーにし手術を学ぶための十分な経験があるない場合に適切なサージカル ガイドの設計を取得できません。結局のところ、そのような状況でデザイナーではすべての手術の状況でオブジェクトの解放されるために実際の外科医になるどのような正確な空間を知らない。
コストの問題として 3 D プリンターは、トライアル アンド エラー実際ガイドを具現化するデザインを作成する初心者のデザイナーのため必要です。経験豊富なデザイナーになったら、デザインの具体化は不可欠ではありません。幸いにも、コンピューターと 3 D プリンターがより安くなっている、つまり、サージカル ガイドを高価な企業のサービスに依存することがなく独立して製造を設計します。欠点は、3次元印刷固定用の金属板はまだ出来ないです。プラスチックは、3次元印刷に使用できる主な素材です。したがって、我々 はあらかじめ手術前に金属板を曲げる必要があります。金属を扱うことができる安価な 3 D プリンターは使用に、将来的に来ると予想される、固定板を設計される場合も、すべての手順に以下の無料ハンド テクニックに依存なります。
溶融堆積モデリング (FDM) は、最もよく使われる 3 D 印刷技術の一つです。物体は、ノズルの熱可塑性ポリマーを押し出すことで構築されています。熱可塑性材料は寒く、内部応力は変形 (歪み)26を生成可能性があります。アクリロニ トリル ・ ブタジエン ・ スチレン (ABS) とポリ乳酸 (PLA) は、熱可塑性のフィラメントに使用される優勢なプラスチックです。ペトロポリスら7は、特に反りやすい ABS 下顎骨モデルなので ABS プラスチックが PLA と比較すると手術モデルの少ない理想的である、述べられます。ABS と PLA プラスチックは、ガス滅菌とテンプレート27として充分な剛性です。ABS に比べ、PLA は低い溶融温度でより柔軟です。したがって、臨床的状況で PLA と低温プラズマ滅菌法 45 ° C 以下を使用しました。昔は PLA のガラス温度は 60 ° C、我々 はオートクレーブ滅菌 (121 ° C 約) またはエチレン ガス滅菌 (約 60 ° C) のいずれかを使用しませんでした。
反り変形の可能性は残る。ただし、以前のレポートは、口腔外科28のフィールドに FDM 印刷モデルの精度を検証しました。いくつかの記事には、乾燥下顎骨とスキャンした CT データを用いた FDM 印刷レプリカの比較が使用されます。これらの研究は、消費者向け FDM 印刷モデルに産業の選択的レーザー焼結 (SLS) プリンター27,29,30の結果と同様に、許容精度があることを示した。ニザムら1は、CT スキャンの質はまた迅速なプロトタイプのマシンの横の寸法誤差の主な要因の 1 つであることを主張しました。
たとえ正確なガイドが実質的に設計され、印刷されたガイド時々 適合しない術前手術骨モデル。この理由は 2 つあると考えた。
1. ガイドを取り付けられるように設計する、領域の表面的な骨形状は (特に上顎骨) をフックするあまりにもフラットです。これらの表面は滑らかで凹凸のない場合、ガイド面は滑りやすくなる傾向があると間違った骨領域に誤フィッティングの可能性があります。このような状況を避けるためには、正確な骨領域をキャッチする接続されたエリアが設計より広いより広い必要があります。同時に接続されたエリアが大きくなると場合損なわれる領域より大きくなれば、広い傷の結果します。
2. 一方、プラスチック外科ガイドも合わせてこのサーフェスの形状があまりにもでこぼこと複雑な場合困難です。CAD/CAM ガイドの多くの小さなプロセスと粗い表面が骨に接続されているときに摩擦抵抗を引き起こすので過度に息切れし、複雑なガイド面は、誤って間違った場所に収まるようになりやすい。このような状況を避けるためには、トライアル アンド エラー印刷およびモデル実際の手術の前に手術が必要です。その結果、3次元印刷のアウトソーシングはお勧めしません。
最後に、臨床場面で収まらないときモデル手術に合わせてガイドができた、場合でも、リファレンス ガイドの一種である考慮必要があります。これは商業ガイドが適合しない場合に似ています。本物の手術の最終決定は、咬合と顔貌の美学の認識に基づいて、外科医によって、ガイドではなく、すべきであります。
明白な費用安い商業アプローチよりも社内の CAD/CAM アプローチを使用するように思われますが、実際のコスト、外科医のボランティアおよび設計、および印刷のための時間を含む、常に過小評価または無視されました。しかし、たとえ商業ガイドは安くなる、この社内の取り組みまだありますが外科医が直接かつ容易に仮想シミュレーションの実行試行錯誤の位置関係を実現するユニークな利点顔の骨と腓骨のセグメント。
ガイドの設計は、本報告では骨などの硬組織に限定されます。ただし、軟組織切開・脂肪や筋肉組織などの修正手術ガイドを設計できます。ガイドは、軟組織を使用して 3次元構造の復元を実行するための手術に該当すると見なされます。固定ガイドはすぐに腹部から胸に移された脂肪組織の最適再編で癌切除術後後に乳房再建のため設計されます。
結論としては、社内のアプローチを使用して、CAD/CAM サージカル ガイド設計され病院で印刷します。CAD/CAM による正確な再構成を使用する以外は、商業ガイド、利用可能地域外に住んでいる外科医によってこれらの技術を使用ことができます。この手法は、上顎再建のためのオプションです。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
著者申告するものがあります。
Acknowledgments
この作品は、日本学術振興会科研費助成番号 JP17K11914 によって支えられた部分的。
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Information Technology Center, Renato Archer, Campinas, Brazil | InVesalius | Free software https://www.cti.gov.br/en/invesalius | |
The Blender Foundation, Amsterdam, Netherlands | Blender | Free software https://www.blender.org/ | |
TurboSquid, Inc. 935 Gravier St., Suite 1600, New Orleans, LA. | Free 3D skeletal data file | Free3D https://free3d.com/3d-models/human | |
MakerBot Industries, LLC One MetroTech Center, 21st Fl, Brooklyn, NY. | MakerBot Replicator+ | https://www.makerbot.com/replicator/ | |
YouTube (Google, Inc.), 901 Cherry Ave. San Bruno, CA | video sharing website. | https://www.youtube.com/results?search_query=invesalius+dicom+to+stl | |
Artec 3D, 2, rue Jean Engling, Luxembourg | Artec Eva Lite | https://www.artec3d.com/portable-3d-scanners/artec-eva-lite | |
CloudCompare | CloudCompare | http://www.danielgm.net/cc/ |
References
- Hirsch, D. L., et al. Use of computer-aided design and computer-aided manufacturing to produce orthognathically ideal surgical outcomes: A paradigm shift in head and neck reconstruction. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 67 (10), 2115-2122 (2009).
- Hanasono, M. M., Skoracki, R. J. Computer-assisted design and rapid prototype modeling in microvascular mandible reconstruction. The Laryngoscope. 123 (3), 597-604 (2013).
- Roser, S. M., et al. The accuracy of virtual surgical planning in free fibula mandibular reconstruction: Comparison of planned and final results. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 68 (11), 2824-2832 (2010).
- Ayoub, N., et al. Evaluation of computer assisted mandibular reconstruction with vascularized iliac crest bone graft compared to conventional surgery: A randomized prospective clinical trial. Trials. 15, 114 (2014).
- Stirling, C. E., et al. Simulated surgery and cutting guides enhance spatial positioning in free fibular mandibular reconstruction. Microsurgery. 35 (1), 29-33 (2015).
- Schepers, R. H., et al. Accuracy of fibula reconstruction using patient-specific CAD/CAM reconstruction plates and dental implants: a new modality for functional reconstruction of mandibular defects. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 43 (5), 649-657 (2015).
- Tarsitano, A., et al. Mandibular reconstructions using computer-aided design/computer-aided manufacturing: a systematic review of a defect-based reconstructive algorithm. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 43 (9), 1785-1791 (2015).
- Wilde, F., et al. Multicenter study on the use of patient-specific CAD/CAM reconstruction plates for mandibular reconstruction. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 10 (12), 2035-2051 (2015).
- Huang, J. W., et al. Preliminary clinic study on computer assisted mandibular reconstruction: the positive role of surgical navigation technique. Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery. 37 (1), 20 (2015).
- Numajiri, T., Nakamura, H., Sowa, Y., Nishino, K. Low-cost design and manufacturing of surgical guides for mandibular reconstruction using a fibula. Plastic and Reconstructive Surgery - Global Open. 4 (7), 805 (2016).
- Numajiri, T., Tsujiko, S., Morita, D., Nakamura, H., Sowa, Y. A fixation guide for the accurate insertion of fibular segments in mandibular reconstruction. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. Open. 12 (8), 1-8 (2017).
- Toto, J. M., et al. Improved operative efficiency of free fibula flap mandible reconstruction with patient specific, computer-guided preoperative planning. Head & Neck. 37 (11), 1660-1664 (2015).
- Avraham, T., et al. Functional outcomes of virtually planned free fibula flap reconstruction of the mandible. Plastic and Reconstructive Surgery. 134 (628), 634- (2014).
- Sieira, G. R., et al. Surgical planning and microvascular reconstruction of the mandible with a fibular flap using computer-aided design, rapid prototype modeling, and precontoured titanium reconstruction plates: A prospective study. British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 53 (1), 49-55 (2015).
- Seruya, M., Fisher, M., Rodriguez, E. D. Computer-assisted versus conventional free fibula flap technique for craniofacial reconstruction: An outcomes comparison. Plastic and Reconstructive Surgery. 132 (5), 1219-1225 (2013).
- Metzler, P., et al. Three-dimensional virtual surgery accuracy for free fibula mandibular reconstruction: Planned versus actual results. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 72 (12), 2601-2604 (2014).
- Numajiri, T., et al. Using an in-house approach to CAD/CAM reconstruction of the maxilla. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 76 (6), 1361-1369 (2018).
- Bosc, R., et al. Mandibular reconstruction after cancer: An in-house approach to manufacturing cutting guides. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 46 (1), 24-29 (2017).
- Ganry, L., et al. Three-dimensional surgical modeling with an open-source software protocol: Study of precision and reproducibility in mandibular reconstruction with the fibula free flap. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 46 (8), 946-950 (2017).
- InVesalius. , Available from: https://www.cti.gov.br/en/invesalius (2018).
- Blender. , Available from: https://www.blender.org/ (2018).
- Free3D. , Available from: https://free3d.com/3d-models/human (2018).
- MakerBot Replicator+. , Available from: https://www.makerbot.com/replicator/ (2018).
- Artec Eva Lite. , Available from: https://www.artec3d.com/portable-3d-scanners/artec-eva-lite (2018).
- The CloudCompare. , Available from: http://www.danielgm.net/cc/ (2018).
- Guerrero-de-Mier, A., Espinosa, M. M., Dominguez, M. Bricking: A new slicing method to reduce warping. Procedia Engineering. 132, 126-131 (2015).
- Petropolis, C., Kozan, D., Sigurdson, L. Accuracy of medical models made by consumer-grade fused deposition modeling printers. Plastic Surgery. 23 (2), Oakville, Ont. 91-94 (2015).
- Alsoufi, M. S., Elsayed, A. E. Warping deformation of desktop 3D printed parts manufactured by open source fused deposition modeling (FDM) system. International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering (IJMME) - International Journal of Engineering and Sciences (IJENS). 17 (4), 7-16 (2017).
- Maschio, F., Pandya, M., Olszewski, R. Experimental validation of plastic mandible models produced by a "low-cost" 3-dimensional fused deposition modeling printer. Medical Science Monitor. 22, 943-957 (2016).
- Rendon-Medina, M. A., Andrade-Delgado, L., Telich-Tarriba, J. E., Fuente-Del-Campo, A., Altamirano-Arcos, C. A. Dimensional error in rapid prototyping with open source software and low-cost 3D-printer. Plastic and Reconstructive Surgery - Global Open. 6 (1), 1646 (2018).
- Nizam, A., Gopal, R. N., Naing, L., et al. Dimensional accuracy of the skull models produced by rapid prototyping technology using stereolithography apparatus. Archives of Orofacial Sciences. 1, 60-66 (2006).