Summary
Bir bilgisayar destekli tasarım/bilgisayar destekli imalat (CAD/CAM) cerrahi rehber tasarlamak için yöntemler gösterilmektedir. Kesme uçaklar ayrılır, Amerika ve kolayca gerekli kemik transfer görselleştirmek için kalınlaşmış. Bu tasarım yazdırılan ve doğruluğu kontrol üç boyutlu olabilir.
Abstract
Bilgisayar destekli tasarım/bilgisayar destekli imalat (CAD/CAM) şimdi bir partiye hazırlık teknik çene cerrahi olarak değerlendirilen. Bu teknik yalnızca sınırlı alanlara dünyanın pahalı ve mevcut olduğu için bir roman bir in-house yaklaşımı kullanarak CAD/CAM cerrahi Kılavuzu geliştirdik. CAD yazılımları kullanarak, üst rezeksiyon alan ve kesme uçak ve fibular kesme uçaklar ve açılar belirlenir. Bir kere rezeksiyon alan karar, gerekli yüzleri bir Boole değiştirici kullanarak ayıklanır. Yüzeysel bu yüzlere kemiklerin yüzey ve kalınlaşmış katılar dengelemeye sığacak şekilde birleştirilmiştir. Sadece kesme fibula ve üst çene kemiği için size yol gösterir ama aynı zamanda transfer edilen kemik parçaları yer düzenlenmesi yüzeysel yüzler kalınlaşma tarafından tanımlanır. CAD Tasarım .stl dosyaları olarak kaydedilir ve üç boyutlu (3-D) gerçek cerrahi kılavuzları olarak yazdırılabilir. Kılavuzları doğruluğunu denetlemek için yüz ve fibular modelleri 3 3-d baskılı kullanarak modeli ameliyat gerçekleştirilir. Bu yöntemler, nerede ticari kılavuzları mevcut değildir cerrahlar yardımcı olmak için kullanılabilir.
Introduction
CAD/CAM teknikleri kullanımı son zamanlarda artan diş ve protez iş vardır. CAD/CAM bu evrimi, CAD/CAM kullanarak osteocutaneous flep aktarımları şimdi malign tümörler1,2,3onkolojik bir geniş rezeksiyonundan sonra çene kemiğinde imar alanlarında kullanılır. Batı ülkelerinde birkaç şirket tedarik ve CAD/CAM kesme kılavuz çene bölgesi için satmak başlamışlardır. Çene CAD/CAM inşası doğruluğu4,5,6,7,8,9,10 açısından bir avantaj olduğu kabul ,11. Ancak, bir dezavantaj bu teknik sınırlı alanlarda dünya çapında mevcuttur ve çok pahalı12olmasıdır. Böylece, CAD/CAM imar üst lezyonlar için daha popüler hale geldi değil. Üst imar taleplerinin sayısı bunun alt çene için daha düşüktür ve ticari kılavuzları yaygın değildir.
Çünkü ticari üst CAD/CAM kılavuzları Japonya'da satılmaktadır değil, CAD/CAM cerrahi kılavuzları kullanarak kurum içi bir yaklaşım geliştirdik. CAD/CAM kılavuzları klinik etkinliğinin zaten bildirilen13,14,15,16,17,18,19oldu ama yok Onları nasıl rapor. Mevcut raporun amacını bir düşük maliyetli şirket içi yaklaşım kullanarak CAD/CAM tasarım yöntemi göstermektir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bu çalışmada yazarlar Kurumsal değerlendirme Komitesi tarafından kabul edildi ve yazılı izni formları tüm hastalar tarafından tamamlanmıştır.
1. malzeme hazırlanması
- Bir kişisel bilgisayar, hesaplanan tomografik (CT) veri yüz kemik ve fibula, dönüştürme yazılımı örneğin InVesalius20ve üç boyutlu (3-b) CAD yazılımı (Örneğin, Blender21) kullanın.
Not: Maksimum kalınlığı 1 mm dilimleri CT veri doğru bir tasarım için önerilir. Gerçek cerrahi simülasyon için hastanın CT verileri kullanın. Araştırma, özgür insan 3-b veri22kullanın. - 3-b Yazıcı23, vidalar, metal plakalar ve küçük bir testere sadece tasarımları aynı zamanda gerçek nesneler ve sonuçları denetlemek için kullanın.
Not: Mevcut deneysel bir çalışmadır. Metal plakalar, vida ve küçük bir testere modeli ameliyat için kullanılabilir. Metal levhalar yerine plastik-fiksasyon plakaları aynı zamanda cerrahi kılavuzları ile birlikte 3-b yazıcının yazdırılabilir. - Yüz kemik ve 3-b veri (.stl formatında) içine fibula InVesalius20kullanarak görüntüleme veri aktarımı.
Not: CT verileri esas olarak iki boyutlu (2B) resimler şeklinde kaydedilir. Böylece, 3-b veri kullanmadan önce bu verileri 3-b veri dönüştürmek gereklidir. Bu amaç için yeterli özgür yazılımdır. Bu rapor does değil açıklamak nasıl verileri 3-b bir dosyaya aktarmak için; öğretim videolar ve kılavuzları başka bir yerde kullanılabilir. - Her .stl dosyasını Blender21alın.
Not: Yazılım genellikle bir .stl tarzı 3-b biçimi kabul eder. İçe aktararak ilk, üst ve fibular .stl dosyaları belirli CAD yazılımı açılmalıdır.
2. tasarım
- Kemik kaldırma alan üzerinde karar ve kemik defekti sağlamlaştırıyor
- Alanı eksize için karar verirler.
Not: Bu deneysel simülasyon ameliyatta herhangi bir bölümünü üst çene çıkarılan bir alan olarak ayarlanabilir. İmar toplam maxillectomy sonra zor olduğundan, üst çene, yalnızca küçük bir bölümünü yeni başlayanlar için bir seçim olacaktır. Klinik bir ortamda otorhinolaryngologists alan kanserli bölgeye göre karar verecek. - Büyük bir uçağa yetişmek ve kaldırma nesne modunda (Şekil 1a ve 1b) için alan kenarlığını yerleştirin. İkinci uçak (rakamlar 1b-1 d) yerleştirerek izleyin ve uçaklar kaldırma için tüm alanı çevreleyen kadar böyle devam. Bu uçakların nesne modunda birleştirmek.
- Bu uçakların köşeleri seçin ve bunları birbirine kenarları ve Yüzler (Şekil 1e) yaparak kaldırma için alanları çevrelemek için düzenleme modunda bağlamak.
Not: Eksizyon uçaklar kopyalanır ve özgün uçakların kullanılan çünkü eksizyon güçlendirilerek atılır tutulan gerekir. Bu da çalışmanın, her uçak ve katı her vesileyle kopyalama bunları yeniden mümkün kılmak için önerilir. - Boole bir değiştirici düzenleme modunda kullanarak yüz kemik çevrimsel katı çıkarma. Bu üst kusur modeli olan bir traş yüz kemik (Şekil 1f), sonuç.
- Alanı eksize için karar verirler.
- Kaval kemik yerleştirme
- Bir fibulanın üst defekt (Şekil 2bir) yerleştirin. İşaretleyici (küçük küpler Şekil 2' de gösterilen mor) olarak iki nokta (8 cm fibular kafa ve 5 cm yanal fibula proksimal distal) fibula en küçük küpler yerleştirin.
Not: klinik durumlarda bir fibula 8 cm fibular başından distal ve 5 cm yanal fibula proksimal arasında kullanılabilir. Bu işaretleme tarafından kullanılabilir alanları kolayca anlayabiliriz. - Küçük küpler için fibula nesne mod ayarlama bir ebeveyn olarak bağlantı.
- Küçük küpler olarak birkaç puan üst lezyon işaretleyicilerini yeniden yapılanma gerekli olduğu yerleştirin. Bu işaretleme ile gerekli üreme noktaları görünürlüğünü artar.
- Fibula orta hat yerleştirilir fibula nesne modunda, alveoler kemiğin ön kenar boşluğu için uygun.
- Orta çizgi üst osteotomi önceki boyutunda bir ilk fibular osteotomi uçak (Şekil 2b) kullanın.
- Yeni osteotomi uçağa uygun olduğunda nesne modunda (Şekil 2c) yerleştirin. Bu yeni uçak fibula için ayarlanması bir ebeveyn olarak bağlantı.
Not: fibula farklı yerlere taşınsa bile üst fibula için ayarlayarak, bu yeni osteotomi uçak ve fibula arasındaki göreli yönlendirme her zaman korunur. Bu iki kesim uçaklar tarafından çevrili fibula bölge ilk fibular blok oluyor. - Fibula ve osteotomi iki uçak nesne mod ayarlama bir ebeveyn olarak kopyalayın. Her iki ucundaki iki kesme uçağı ile ilk blok alanı imar nerede gerekli ikinci alana sahiptir bu kopyalanan fibula hareket (ikinci fibula blok planlamak içinŞekil 2e).
- İkinci kesme düzleminin nesne modunda yeni bir uçak ekleyerek yerleştirin.
Not: Birinci ve ikinci kesme düzleminin sonuna ikinci fibula blok olacak. Üçüncü bir blok gerekli değilse, benzer yordamlar eklenir. Bitişik fibular bloklar arasındaki boşlukları uygun uzunluğu sağlanmalıdır.
Not: Birinci ve ikinci blok arasındaki boşluğu rahat osteotomi olması için anahtar olarak kabul edilir. Bu boşluğu geniş ise, osteotomi geniş çalışma alanı nedeniyle kolay olacak ama damar uzunluğu biraz boşa olduğunu. Buna karşılık, boşluğu dar ise, osteotomi zahmetli olur ancak ikinci veya üçüncü blok kullanılmayan kemik kaybı ortadan kaldırarak tasarlanabilir.
- Bir fibulanın üst defekt (Şekil 2bir) yerleştirin. İşaretleyici (küçük küpler Şekil 2' de gösterilen mor) olarak iki nokta (8 cm fibular kafa ve 5 cm yanal fibula proksimal distal) fibula en küçük küpler yerleştirin.
- Fibular kesme kılavuzları tasarlama
- Sadece fibula görselleştirmek ve fibula kesme kılavuzu nesne modunda (Şekil 3bir) tasarlamak için kesme uçaklar.
- Her kesme düzleminin köşeleri düzenleme modunda (rakamlar 3b-3d) kenarları boyunca kaydırarak fibula kesme bölümünün sadece yarısı alanı işgal etmek daha küçük yapın.
Not: Uygun yan kesme kılavuzu fibula yanal yönüdür. Besleme damarları medial alanında bulunması nedeniyle rehber medial açıdan tasarlanmamıştır. - İki uçak uçları sağlam bir nesne modunda (rakamlar 4a-4e) oluşturmak için birleştirmek. Bu uçakların köşeleri seçin ve onları birbirine kenarları ve yüzleri sağlam bir dikdörtgen oluşturmak üzere düzenleme modunda yaparak bağlanmak.
- Bu dikdörtgen katı üzerinden fibula Boole değiştirici (rakamlar 5a-5 c) kullanarak çıkarın.
Not: Bu çıkarma yüzeyi tamamen fibular yanal boy uyuyor. Aynı yordamları her gerekli fibular blok içinde tekrarlanır. - Nesne modunda subtracted her katı birleştirmek.
- Bir küp subtracted katılar (Şekil 5d) yakın yerleştirin. Sütunlar (rakamlar 5e-5 g) yapmak için yüzleri A'ya. Bu sütunlar subtracted katılar için birleştirmek. Bu fibular kesme rehber (rakamlar 5 h-5j) olduğunu.
- Üst çene için osteotomi kesme kılavuzu
Not: sınırlı alanlarda sadece fibula kullanarak yeniden olabilir çünkü üst çene kesmek için bu kılavuzu her kesme yüzeyi için tasarlamak gerekli değildir. Genellikle, kapak medial alveoler ve yanal elmacık alanları, iki kesme kılavuz tasarlanmıştır.- Üst ve elmacık uçaklar üst kaldırdıktan sonra özgün kalan yüzeyi olduğunu hazırlamak. 1 cm genişliğinde bir marj yeterli (Şekil 6bir) olduğunu.
- 2.4.1. adımda uçak kalınlaşmasına ve onları kuvvetlendirmek değiştirici (Şekil 6b) kullanarak düzenleme modunda kuvvetlendirmek için hazırlanan yüzler A'ya.
- Adım 2.1, her iki ucundaki karar rezeksiyon uçaklar üzerinde kalınlaşmış katı silmek; üst kesim kılavuzları nasıl tasarlanmıştır.
Not: Eğer montaj yüzeyi pürüzlü, daha küçük bir montaj alanına yeterli olur. Montaj yüzeyi düz olmak apt, geniş bir alana herhangi bir kayma Kılavuzu önlemek için gereklidir.
- Fiksasyon Kılavuzu fibular segmentler için
Not: üst çene için transfer edilecek olan Fibular kesimleri boyutu ve uzunluğu doğru olarak kabul edilir ama fiksasyon Kılavuzu kullanılmasa aktarım konumunu serbestçe sapma. Fibula ve her kesme düzleminin (adım 2.2 yapılmış gibi) bu segmentte yeniden kullanılır.- Boole değiştirici fibular her bloğunda düzenleme modunda kavşak alan fibula ve katı ile her iki ucundaki (rakamlar 7a ve 7b) kesme uçaklar arasında dışarı alarak oluşturun.
- Fibular blokların yüzeysel yüzeyine yarısı ayıklayın.
- Tüm nesne modunda (Şekil 7c) yüzey birleştirmek.
- Düzenleme modunda küçük yüzler için metal plakalar uygun alanlarda güvenli ( Şekil 8bir) kesmek bir bıçak kullanarak silin.
- Yüzey düzenleme modunda (rakamlar 8b-8e) tanrıları değiştirici kullanarak kalınlaşmasına.
Not: En az 2-3 mm kalınlıkta fiksasyon Kılavuzu stabilize ve çözgü önlemek gereklidir. Kanat her iki ucunda tasarlanmışsa, bu herhangi bir metal plakalar kullanmadan üst çene delâlet yardımcı olacaktır.
3. 3-b yazdırma modeli cerrahi ve gerçek kılavuzları için
Not: Bu raporu temel amacı cerrahi kılavuzları tasarlama yöntemi göstermektir; Aşağıda açıklanan yordam 3-b yazdırma gerekmiyorsa gerekli değildir.
- 3-b basılmış olabilir .stl biçiminde kılavuzların tasarımlar verin.
- Tüm kılavuzları ve kemikleri yazdırın.
Not: baskıda, pürüzsüz yüzey baskı rahatsız ve pürüzsüz olması gereken uçak yukarı işaret gerekir bu yüzden kemiğin pürüzlü bir yüzey ve zavallı uyum neden Rafts'ı kabul edilir. -
Modeli cerrahi aşağıdaki gibi yapın:
- Benzer gerçek ameliyatı, yüz kemik modeli için rehber ilk kesme çene (Şekil 9bir) uygun. Sonra yüz kemik bir testere kullanarak kesme düzleminin birlikte kesti.
- Fibular kemik modeli fibular kesme kılavuzuna ekleyin ve (Şekil 9b) parçalar halinde kesin. Fibular blokları (rakamlar 9 c ve 9 d) fiksasyon kılavuzuna ekleyin.
- Bu fiksasyon delâlet karmaşık vida ve tabak (Şekil 9e) kullanarak üst kusur düzeltmek. Nerede fiksasyon Kılavuzu vida ve plakaları kullanarak eklemek değil alanında üst çene fibular segmentlere düzelttikten sonra fiksasyon kılavuzu kaldırmak. Bu yeniden yapılanma (Şekil 9f) tamamlar.
- 3 3-d yeniden görüntü tarayabilir ve 3-b tarayıcı24kullanarak .stl biçimine göre kaydeder.
- Sonrası model ameliyat .stl dosya ve karşılaştırma yazılım25kullanarak yeniden CAD tasarımı (Şekil 10) karşılaştırın.
Not: sanal yeniden tasarım ve kılavuzlu yeniden modeli karşılaştırarak, gerçek doğru hesaplanır. CAD/CAM doğruluk çene kemiğinde imar10olarak 2.5 mm sapma içinde elde edilir çünkü benzer bir duyarlılığa Bu yöntemde gerekli. Gerekli hassasiyeti edinilemediğinde sanal tasarım tekrar yapın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Burada sunulan yordamını kullanarak rezeksiyon alan ilk tespit edilmiştir. CAD yazılımı kullanarak, rezeksiyon alan tamamen yüz ile sınırlı. Bu alan yüz kemik Boolean işlemi tarafından düşülen. Fibula görüntü üzerinde kusur yerleştirildi ve fibular kesme yüzler uygun olarak restore edilmiş noktalarda yerleştirildi. Tüm fibular kesme yüzler fibula ayarlanması bir ebeveyn olarak bağlandı. Bu yüzleri daha küçük yapılmış ve katı yapmak birleştirildi. Fibula bu katı çıkartılır ve fibular kesme kılavuzları oldu. Yüz kemik kalan yüzeyleri de kalınlaşmış; Bunlar üst kesim kılavuzları oldu. Fibular kesimleri yüzeysel tarafını united ve bir fiksasyon rehber olmak için çıkarılan. Son olarak, fibular kesme kılavuzu, üst kesim kılavuzu ve fibular fiksasyon Kılavuzu karıştırıcıda dizayn edilmiştir. Kılavuzları bu tasarımları .stl biçiminde verildi. 3-b yazdırma (resimler 9a ve 9b) gerçek plastik nesneleri oldular.
Modeli ameliyat (rakamlar 9 c-9f). Bir üst kesim kılavuzu ve fibular kesme kılavuzu tamamen yüz kemik ve fibular kemik modeller için monte edildi. Modelleri bir testere ile kesme ve sonuçlar Titanyum plakalar ve vidalar ile sabitleme da yapıldı. Fiksasyon sonra 3 3-d yeniden görüntü 3 boyutlu tarayıcı24tarafından tespit edilmiştir. Sonrası model ameliyat .stl dosya ve yeniden CAD Tasarım kılavuzları ve karşılaştırma yazılım25kullanan yordamlarda doğruluğu açısından karşılaştırıldı. Veri modeli ameliyat sonrası Şekil 10' da gösterilen; yeniden yaklaşık 2 mm sapma içinde gerçekleştirilebilir.
Resim 1 : Üst rezeksiyon alan üzerinde karar. (bir) orijinal yüz kemik .stl dosyası Blender için alınır. (b) ilk kesme düzleminin elmacık lezyon eklenir. (c) sonraki kesme düzleminin yerleştirilir. (d) kesme düzleminin alveoler çevrenin de ayarlanır. (e) kesme uçaklar united gerekir ve tamamen eksizyon etrafı sarın. (f) bir Boolean değiştirici kullanarak, maxillectomy alanı yüz kemik çıkarılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 : Fibular kesimlerin konumunu planlama. (bir) fibular .stl dosyası Blender için alınır. Fibulanın distal kısmı ilk alveoler alanına yerleştirilir. (b) kesme uçak kopyalanır ve fibula için ayarlanması bir ebeveyn olarak bağlı. (c) planlama cerrah tercihinize göre sonraki kesme düzleminin fibula üzerinde yer alıyor. Bu iki uçak arasında gözükeceksin fibular alan ilk gerekli fibular parça olur. sonraki fibular segment, kopyalanan fibula konumunu belirlemek için (d) yer alıyor. Sonraki kesme uçaklar Ayrıca cerrahın karar göre yerleştirilir. (e) son olarak, üç fibular blok, bu örnekte olduğu gibi tasarlanmıştır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3 : Tepe kenarı boyunca kayar. (bir) üç çift kesme uçakların fibula için ayarlanması bir ebeveyn olarak bağlıdır. (b-d) Bir uygun Kılavuzu tasarım elde etmek için uçak tepe kenarı boyunca uzanan düzenleme modunda taşınır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4 : Fibular kesme kılavuzu yapmak hazırlık için kutu tasarımı. (bir) bu kesme düzleminin doğru olmak bir uygun kesme kılavuzu büyüklük boyutu azaltılmış olacak. (b) kesme düzleminin son boyutunu vurgulanır. (c) kesme uçak benzer şekilde Şekil 3kenarı boyunca vertex kaydırarak belirlenir. (d) her iki kesim uçaklar nesne modunda yeni uçak ekleyerek birleştirilmiştir. (e) son olarak, uçaklar düzenleme modunda tüm yüzey çevreleyen eklenir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5 : Fibular kesme Kılavuzu yapma. (bir) Şekil 4' te gösterilen yordamları kullanarak, üç kutuları tasarlanmıştır. (b) her kutu bir Boole değiştirici çıkarma kullanma fibula tarafından paylaşılır. Her kutu (c) tam tersi yüzeyi tamamen fibular yüzey aynıdır. sütunlar, yapmak için (d) bir küp subtracted katı yerleştirilir. (e) A yüz bu küp kalıptan çekilmiş. (f) Bu yükseltme yineleyerek, ana ayağı yapılır. (g) diğer sütunlar ekleyerek, ekleri subtracted katılar için yapılır. (h) sütun ve subtracted katı birleştirilmiştir. (ı ve j) bu kesme kılavuz fibula yüzeyine tamamen uyuyor. Her kenar kesme gördüm kılavuzları kesme düzleminin olur. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6 : Üst kesim kılavuzu tasarlama. (kalanbir) yüzeyleri üst çene ve zygoma sadece kesim alanına bitişik hazırlanır. (b) bu uçakların tanrıları değiştirici düzenleme modunda kullanarak elmacık ve üst kemikler için uygun katı oluşturmak için kalınlaşmış. Bu katı kenarına kemik testere kesme düzleminin olur. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 7 : Aktarım uçak. (bir) fibular her segmentin bir Boole değiştirici kesişimi kullanarak ayrılır. (b) Bu durumda, alveoler imar elmacık önem üzerinde öncelik tanınır. (c) Yüzeysel her yüz toplanan ve fiksasyon Kılavuzu yapımı için hazırlamak için aldılar. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 8 : Fiksasyon Kılavuzu fibular parçaların tasarımı. (bir) bir bıçak aracını kullanarak satırları yüzeysel yüzeye tasarlanmıştır. (b) A küçük pencere köşeleri ve yüzleri silerek yapılır. Bu pencere Titanyum plaka fiksasyon için kullanılır. (c) birkaç windows yaptıktan sonra yüzeysel yüzey tanrıları değiştirici kullanarak kalınlaşmış. (d ve e) sadece fiksasyon kılavuzu görüntülenir. Her iki ucunda, kanatları bu kılavuz için kalan yüz kemik düzeltmek için eklenir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 9 : Model ameliyat. (bir) bir 3-b Yazıcı, yüz kemik, fibular kemik ve cerrahi kılavuzları gerçekleştirilebilir. (b) kesme kılavuzu için fibula tamamen sığacak şekilde incelenir. (c ve d) kesme Kılavuzu'nu kullanarak kesilmiş fibular kesimleri fiksasyon delâlet ayarlanır. Fiksasyon Kılavuzu tamamen kesilmiş segmentlere sığdırabilirim. (e ve f) Titanyum plakalar ve vidalar kullanılarak, fibular kesimleri üst çene için transfer edilir. Fiksasyon Kılavuzu kaldırdıktan sonra ek plakalar ve vidalar için daha güçlü bir fiksasyon eklenir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 10 : Plan modele karşılaştırarak. İnceden inceye gözden geçirmek ve sanal planına göre 3 boyutlu ameliyat sonrası modelidir. Ölçek (milimetre) sanal planından sapma uzaklığı gösterir. Metal fiksasyon tabak daha yüksek sapma (kırmızı) transfer edilen kemikleri çoğunlukla düşük sapma (yeşil), vardır. Ancak, büyük ölçüde 2 mm sapmasıdır. Şekil 9' da gösterilen örnekten farklı bir görüntüdür. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
CAD/CAM imar kesme kılavuzları4,5,6,7,8 kullanırken bir doğru osteotomi uzunluk, genişlik ve kesme kemikleri cinsinden durumuna katkıda bulunmak olarak kabul edilir ,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19. Kemiklerin transfer edilen düzenlemeler de fiksasyon Kılavuzu11kullanarak doğru olarak kabul edilir. Sipariş, süreci, kesme düzleminin ve düzenleme planı zaten üzerine gerçek ameliyattan önce karar, başka bir avantaj2,12,13,14zaman kazandıran olmasıdır.
Ayrıca, bu teorik avantajları yanı sıra bir CAD/CAM tekniği nedeniyle cerrahi kılavuzları, herhangi bir cerrah aynı yerde aynı şekilde, böylece teknik standartlaştırılması kesebilir ki gücüdür. Kılavuzları çok doğru değilse, her cerrahın sonuçları oldukça uzmanlık bağımlı nerede bir özgür-el yaklaşım kullanmak yerine doğru yeniden yapılanma sonuçlar elde edebilirsiniz mümkündür. Çünkü bu CAD/CAM teknik oldukça son zamanlarda ortaya çıkmıştır, buna benzer kaç raporlardır. Ticari kılavuzları Batılı ülkelerde kullanılabilir; Ancak, tasarım yöntemleri halka açık değildir. Bu tasarım yöntemi yeni olduğu için gelişmiş ve yaygın olarak gelecekte yaymak için bekliyoruz.
Bu kurum içi CAD/CAM yaklaşım her zaman üstünlüğünü göstermek değil. Bir klinik problem bu teknik CT sınav veri ince ve ince dilim yapılmaz veya ameliyattan önce alınır ve cerrah rezeksiyon alan üzerinde hızlı bir şekilde karar vermez ya da aniden rezeksiyon alan değişikliği işe yaramaz hale geliyor çimentosu.
Tasarımcı görmek ve cerrahi işlem öğrenmek için yeterli deneyimi varsa, uygun cerrahi Kılavuzu tasarım alınamıyor, bir tasarım-yapım sorundur. Sonuçta, bu durumda, fiili cerrah cerrahi her durumda nesnelerinin özgür olmak için yapar ne tam alanı tasarımcı bilmiyor.
Maliyet sorun olarak, 3-b bir yazıcı bir acemi tasarımcı gerçek kılavuzları hayata deneme-yanılma tasarımlar oluşturmak gereklidir. Bir iyi deneyimli tasarımcı olduktan sonra tasarım somutlaşmasını artık vazgeçilmez değil. Neyse ki, bilgisayarlar ve 3-b yazıcılar demek oluyor ki biz tasarım ve cerrahi kılavuzları bağımsız olarak pahalı şirketler hizmetlerini gerek kalmadan üretimi daha ucuz hale gelmektedir. 3-b yazdırmak henüz fiksasyon için kullanılan metal plakalar yapamayız bir dezavantajdır. 3-b yazdırmada kullanabilirsiniz ana malzeme plastiktir. Böylece, biz metal plakalar ameliyattan önce önceden eğmek gerekir. Metaller işleyebilir ucuz 3 boyutlu yazıcılar gelecekte kullanıma gelmesi bekleniyor gibi fiksasyon tabakları de sonra tasarlanmış olabilir ve tüm yordamları özgür-el teknikleri üzerinde daha az bağımlı olacaktır.
(FDM) modelleme erimiş ifade en çok kullanılan 3-b baskı teknolojileri biridir. 3-b nesneler aracılığıyla bir meme termoplastik polimerler ekstrüzyon tarafından inşa edilir. Termoplastik malzemeler soğuk alınca, iç gerilmeler (çarpıtma) deformasyonlar26oluşturabilir. Akrilonitril bütadien stiren (ABS) ve polylactic asit (PLA) termoplastik filamentler için kullanılan baskın plastik vardır. Petropolis vd. 7 ABS alt çene modeller çözgü için özellikle eğilimli olduğundan, ABS plastik PLA ile karşılaştırıldığında cerrahi modelleri için daha az ideal olduğundan bahsetti. ABS ve PLA plastik gaz edilemezler ve yeterince sert bir şablon27hizmet etmek için vardır. ABS ile karşılaştırıldığında, PLA ile daha düşük bir erime sıcaklığı daha az esnektir. Böylece, biz PLA ve düşük sıcaklık plazma sterilizasyon yöntemi altında 45 ° C klinik bir durumda kullanılır. Biz kullanılan PLA cam sıcaklığını 60 ° C olduğundan, biz otoklav sterilizasyon (yaklaşık 121 ° C) veya etilen gazı oksit Sterilizasyon (yaklaşık 60 ° C) kullanmak vermedi.
Deformasyon çözgü bir olasılık kalır. Ancak, önceki raporlar çene cerrahisi28alanında FDM baskılı modelleri doğruluğunu geçerliliği. Çeşitli makaleler karşılaştırmalı bir çalışma, Kuru insan Mandibula ve taranan CT verileri kullanarak FDM yazdırılan kopya kullanılır. Bu çalışmalar tüketici sınıf modelleri FDM baskılı kabul edilebilir bir doğruluk, endüstriyel selektif lazer sinterleme (SLS) Yazıcılar27,29,30sonuçlarına benzer var gösterdi. Nizam vd. 1 CT tarama kalitesini de ana belirleyici hızlı prototip makine yanında boyutlu hatalardan biri olduğunu savundu.
Kesin kılavuzları neredeyse tasarlanmıştır olsa bile, basılı kılavuzları bazen pre-operative cerrahi kemik modeller uymaz. Bunun iki nedeni olmasını kabul.
1. yüzeysel kemikli nerede rehber bağlanmak tasarlanmıştır alanın şeklini (özellikle üst çene kemiği) çengel çok düz. Bu yüzeyler pürüzsüz ve değil düzensiz ise Kılavuzu yüzeyi kaygan hale eğilimli ve yanlış kemikli alanına yanlış uydurma bir olasılığı vardır. Bu durumdan kaçınmak için eklenen alan daha geniş ve daha geniş tam kemikli alan yakalamak için tasarlanmış olması. Aynı zamanda ekli alan daha büyük hale gelirse, agizda alan hangi sonuçları daha geniş bir yara izi, büyür.
2. diğer taraftan, plastik cerrahi kılavuz da bu yüzey şekli çok düzensiz ve karmaşık ise sığdırmak için zor. CAD/CAM kılavuzları birçok küçük süreçleriyle Pütürlü yüzeyi kemiğe bağlı sürtünme direnci neden olmaktadır çünkü aşırı nefes nefese ve karmaşık Kılavuzu yüzeyler de yanlış yere yanlış uygun yatkındır. Bu durumlardan kaçınmak için deneme-yanılma baskı ve gerçek ameliyat öncesi model ameliyat gereklidir. Sonuç olarak, 3-b baskı dış kaynak kullanımı önerilmez.
Rehber klinik durumlarda uygun olmayan zaman modeli ameliyatta sığacak şekilde mümkün olsa bile, son olarak, bu başvuru kılavuzu bir tür olarak düşünülmelidir. Bu otelde ticari kılavuzları uymaz için benzer. Nihai kararları gerçek cerrahi estetik tıkanıklığı ve yüz tanıma dayalı rehber tarafından değil, cerrah tarafından yapılmalıdır.
Belirgin maliyet ucuz içi CAD/CAM yaklaşım ticari yaklaşımlar kullanıyor görünüyor olsa da gerçek maliyet, cerrahın gönüllü iş ve zaman tasarımı ve baskı, için içerir her zaman göz ardı veya ihmal. Ticari kılavuzları ucuzladı bile, ancak, şirket içinde bu yaklaşım hala cerrahlar doğrudan ve kolay bir şekilde deneme-yanılma rekonstrüksiyonlar bir sanal simülasyon gerçekleştirin ve konumu ilişki arasında fark benzersiz bir avantaj vardır yüz kemik ve fibular kesimleri.
Tasarım kılavuzları bu raporda kemik gibi sert doku sınırlıdır. Ancak, cerrahi kılavuzları kesme ve fat veya kas dokuları gibi sabitleme yumuşak doku için tasarlanabilir. Kılavuzları yumuşak doku kullanarak 3-b yapısal yeniden yapılanma gerçekleştirmek amacıyla ameliyatlar uygulanabilir olması kabul edilir. Fiksasyon kılavuzları yakında Meme rekonstrüksiyonu için bir en uygun meme için transfer edilen yağ dokusu karın üzerinden yeniden şekillendirilmesi kanser ablatif cerrahi sonrası tasarlanmış.
Sonuç olarak, kurum içi bir yaklaşım kullanarak, CAD/CAM cerrahi kılavuzları getirilebilir tasarlanmış ve bir hastanede basılmış. CAD/CAM tarafından doğru bir yeniden kullanmaya ek olarak, bu teknikleri burada ticari kılavuzları kullanılabilir bölgeler dışında yaşayan cerrahlar tarafından da kullanılabilir. Bu tekniği üst rekonstrüksiyonu için bir seçenektir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar bildirmek için bir şey yok.
Acknowledgments
Bu eser kısmen JSP'ler KAKENHI Grant numarası JP17K11914 tarafından desteklenmiştir.
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).
