Summary
Se muestran métodos para diseñar un ordenador asistido por ordenador/diseño fabricación (CAD/CAM) guía quirúrgica. Planos secantes son separados, Unidos y espesa para visualizar fácilmente la transferencia de hueso necesaria. Estos diseños pueden ser tridimensionales impreso y revisado para la exactitud.
Abstract
Fabricación asistida por ordenador/diseño asistido por ordenador (CAD/CAM) ahora se está evaluando como una técnica preparativa para la cirugía maxilofacial. Porque esta técnica es costosa y está disponible en solamente áreas limitadas del mundo, hemos desarrollado una novela guía quirúrgica CAD/CAM, utilizando un enfoque interno. Mediante el software de CAD, se determinan la zona de resección de maxilares y planos de corte y la corte fibular planos y ángulos. Una vez que se decide la zona de resección, las caras necesarias son extraídas utilizando un modificador Boolean. Estas caras superficiales están unidas a la superficie de los huesos y espesado para estabilizar los sólidos. No sólo el corte de guía para el peroné y el maxilar pero también se define el arreglo de la ubicación de los segmentos de hueso transferido por engrosamiento de las caras superficiales. El diseño del CAD es grabado como archivos .stl y tridimensionalmente (3D) impreso como guía quirúrgica real. Para comprobar la precisión de las guías, se realiza cirugía de modelos 3-D-impreso modelos faciales y fibular. Estos métodos pueden utilizarse para ayudar a cirujanos en guías comerciales no están disponibles.
Introduction
El uso de técnicas CAD/CAM tiene recientemente aumento en dental y trabajo de prótesis dental. Tras esta evolución del CAD/CAM, las transferencias de la aleta osteocutaneous utilizando CAD/CAM se utilizan en el campo de la reconstrucción de la mandíbula después de una resección amplia oncológica de tumores malignos1,2,3. Varias empresas en los países occidentales han comenzado a suministrar y vender a una guía de corte CAD/CAM para la región de la mandíbula. Una reconstrucción de CAD/CAM de la mandíbula se considera que tiene una ventaja en términos de precisión4,5,6,7,8,9,10 ,11. Sin embargo, una desventaja es que esta técnica está disponible en áreas limitadas en todo el mundo y es muy caro12. Por lo tanto, reconstrucción de CAD/CAM para las lesiones maxilares aún no es popular. El número de los casos de reconstrucción maxilar es menor que la de la mandíbula, y guías comerciales no son comunes.
Guías comerciales de CAD/CAM maxilares no se venden en Japón, nosotros hemos desarrollado a guías quirúrgicas CAD/CAM con un enfoque interno. La efectividad clínica de las guías de CAD/CAM ha sido reportado13,14,15,16,17,18,19, pero no hay ninguna Informe de cómo diseñarlos. El propósito del presente informe es mostrar el método de diseño de CAD/CAM con un método propio de bajo costo.
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Protocol
Este estudio fue aprobado por la Junta de revisión institucional de los autores, y formas de consentimiento fueron completadas por todos los pacientes.
1. preparación de materiales
- Utilizar un ordenador personal, datos de (CT) tomográficos computados de hueso facial y peroné, software de conversión como InVesalius20y tridimensional software de CAD (3D) (p. ej., batidora21).
Nota: Se recomienda un espesor máximo de láminas de 1 mm de datos de la TC para un diseño preciso. Para la simulación quirúrgica actual, use los datos del paciente CT. Para la investigación, utilizar los datos 3D humanos gratis22. - Utilice una impresora 3-d23, tornillos, placas de metal y una pequeña sierra, para comprobar no sólo los diseños, pero también objetos reales y los resultados.
Nota: El presente estudio es experimental. Placas metálicas, tornillos y una pequeña sierra pueden utilizarse para la cirugía de modelos. En lugar de chapas, placas de fijación de plástico pueden también impreso por la impresora 3-d, junto con las guías quirúrgicas. - Transferir los datos de proyección de imagen de hueso facial y peroné en datos 3D (formato .stl) utilizando InVesalius20.
Nota: Datos de la TC se registran esencialmente en la forma de dos dimensiones (2D) cuadros. Por lo tanto, antes de usar los datos 3D, es necesario convertir los datos en 3-d datos. El software libre es suficiente para este propósito. Este informe no explica cómo transferir los datos en un archivo 3D; guías y videos educativos están disponibles en otros lugares. - Importar cada archivo .stl a Blender21.
Nota: Software CAD generalmente acepta un formato .stl-3D. En primera, maxilares y de la fibular .stl archivos deberán ser abiertos en el software de CAD específico por importarlos.
2. diseño
- Decidir en el área de deshuese y solidificar un defecto del hueso
- Decidir el área a ser suprimido.
Nota: En esta cirugía experimental de la simulación, cualquier parte del maxilar puede establecerse como un área suprimida. Porque es difícil reconstrucción después de la maxilectomía total, sólo una pequeña parte del maxilar será una opción para los principiantes. En un ajuste clínico, otorrinolaringólogo decidirá el área según la región canceroso. - Hacer un plano grande y coloque en el borde del área para el retiro en el modo de objeto (Figuras 1a y 1b). Siga colocando un segundo plano (Figuras 1b-1 d) y continuar haciéndolo hasta que los aviones rodean toda la zona de retiro. Se unen estos planos en el modo de objeto.
- Seleccionar los vértices de estos aviones y conectarlos entre sí haciendo que los bordes y las caras (figura 1e) en el modo de edición para rodear las áreas para el retiro.
Nota: Los planos de la escisión deberán copiarse y porque estos planos originales se utilizan y se descarta cuando la supresión de la solidificación. En el presente estudio, copia de cada plano y sólido en cada ocasión se recomienda para hacer posible reutilizarlos. - Reste el sólido resecable del hueso facial utilizando un modificador Boolean en el modo de edición. El resultado es un afeitado hueso facialfigura 1f, que es el modelo del defecto maxilar.
- Decidir el área a ser suprimido.
- Colocación de un hueso del peroné
- Coloque un peroné en el área de defecto maxilar (figura 2a). Colocar cubos en dos puntos (8 cm distal de la cabeza fibular y 5 cm proximal desde el maléolo lateral) en el peroné como marcadores (púrpura cubos pequeños se muestran en la figura 2).
Nota: En situaciones clínicas, puede utilizarse un peroné entre 8 cm distal de la cabeza fibular y 5 cm proximal desde el maléolo lateral. Por esta marca, podemos entender fácilmente las áreas que se pueden utilizar. - Cubos pequeños de enlace para el peroné como padre en el modo de objeto.
- Colocar cubos pequeños como marcadores en varios puntos de la lesión maxilar donde la reconstrucción es necesaria. Con esta marca, se aumenta la visibilidad de los puntos de reproducción necesario.
- Instale el peroné con el margen frontal del hueso alveolar en el modo de objeto, si el peroné está situado de la línea media.
- Utilice el plano anterior de la osteotomía maxilar de la línea media como un primer plano de la osteotomía fibular (figura 2b).
- Coloque un nuevo plano de osteotomía cuando proceda en el modo de objeto (figura 2c). Vincular este nuevo plano a peroné como padres establecer.
Nota: Estableciendo el padre en el peroné, la orientación relativa entre este nuevo plano de la osteotomía y el peroné es siempre mantener incluso si el peroné se mueve en diferentes lugares. La zona del peroné que está rodeado de estos planos de corte de dos se convierte en el primer bloque fibular. - Copiar el peroné y dos planos de la osteotomía como padre en el modo de objeto. Mover esta copiado del peroné, que tiene la primera zona de bloque con dos planos de corte en ambos extremos, a la segunda área donde la reconstrucción es necesaria (figura 2e) para planificar el segundo bloque de peroné.
- Coloque el segundo plano de corte mediante la adición de un nuevo plano en el modo de objeto.
Nota: El plano de corte de la primera y la segunda se convertirá en los extremos del segundo bloque de peroné. Si es necesario un tercer bloque, se agregan procedimientos similares. Se debe mantener la longitud adecuada de los espacios entre los bloques adyacentes fibulares.
Nota: La brecha entre el primer y segundo bloque se considera clave para tener una cómodo osteotomía. Si este espacio es amplio, la osteotomía será fácil debido al amplio espacio de trabajo, pero algo se pierde la longitud vascular. Por el contrario, si el espacio es estrecho, la osteotomía se convierte en problemática, pero el segundo o tercer bloque se puede diseñar mediante la eliminación de los residuos del hueso.
- Coloque un peroné en el área de defecto maxilar (figura 2a). Colocar cubos en dos puntos (8 cm distal de la cabeza fibular y 5 cm proximal desde el maléolo lateral) en el peroné como marcadores (púrpura cubos pequeños se muestran en la figura 2).
- Diseñar las guías de corte fibular
- Visualizar sólo el peroné y los planos de corte para el diseño de la guía de corte de peroné en el modo de objeto (figura 3a).
- Hacer cada plano de corte más pequeña para ocupar sólo la mitad del área de la sección de corte de peroné deslizando vértices a lo largo de los bordes (Figuras 3b-3d) en el modo de edición.
Nota: El montaje de la guía de corte es el aspecto lateral del peroné. Porque los recipientes de alimentación se encuentran en el aspecto intermedio, la guía no está diseñada en el aspecto intermedio. - Se unen dos planos de los extremos para construir un sólido en el modo de objeto (figuras 4a-4e). Seleccionar los vértices de estos planos y conectarlos entre sí haciendo caras y bordes en el modo de edición para formar un sólido rectangular.
- Reste el peroné de este sólido rectangular usando un modificador Boolean (Figuras 5a-5C).
Nota: La superficie de esta sustracción encaja completamente el aspecto lateral fibular. Los mismos procedimientos se repiten en cada bloque fibular necesario. - Une cada resta sólida en el modo de objeto.
- Coloque un cubo cerca los sólidos resta (figura 5d). Extruir caras para hacer pilares (figuras 5e-5 g). Unir estos pilares la resta de sólidos. Esta es la guía de corte fibular (figuras 5 h-5j).
- Guía de corte de la osteotomía para el maxilar
Nota: Para cortar el maxilar, no es necesario diseñar a la guía para cada superficie de corte, porque son sólo áreas limitadas para ser reconstruido con el peroné. Generalmente, dos guías de corte, que cubren las áreas zigomáticas alveolares y lateral mediales, se diseñan.- Preparar los planos del maxilares y malar fueron la original superficie restante después de la extracción de maxilar. Un margen de 1 cm de ancho es suficiente (figura 6a).
- Extruye las caras preparadas en el paso 2.4.1 para espesar el plano y solidificar en el modo de edición utilizando el modificador de solidificación (figura 6b).
- Eliminar el sólido espesado sobre los planos de resección, que se decidieron en el paso 2.1, en ambos extremos; se trata de cómo están diseñadas las guías de corte maxilar.
Nota: Si la superficie es irregular, un área más pequeña es suficiente. Si la superficie es plana, un área grande es necesario para evitar cualquier deslizamiento de la guía.
- Guía de fijación de los segmentos de fibulares
Nota: Los segmentos Fibular que deban transferirse a la maxila se consideran exacta en tamaño y longitud, pero la situación de la transferencia puede desviarse libremente si no se utiliza la guía de fijación. Peroné y cada plano de corte (como se hizo en el paso 2.2) se utilizan otra vez en este segmento.- Para construir cada bloque fibular en el modificador Boolean, sacar el área de intersección entre el peroné y el sólido con planos de corte en ambos extremos (figuras 7a y 7b) en el modo de edición.
- Extraiga la mitad de la superficie superficial de cada bloque fibular.
- Se unen todas estas superficies en el modo de objeto (figura 7c).
- Eliminar pequeñas caras en el modo de edición utilizando un cuchillo de corte ( figura 8a) para garantizar los espacios para el montaje de las chapas.
- Espesar la superficie utilizando un modificador de solidificación en el modo de edición (figuras 8b-8e).
Nota: Mínimo 2 – 3 mm de espesor es necesario para estabilizar a la guía de fijación y evitar deformaciones. Si el ala se diseña en ambos extremos, ayudará a la guía para el maxilar superior sin utilizar cualquier placa de metal.
3. 3D impresión para cirugía de modelos y guías de la Real
Nota: El propósito principal de este informe es mostrar el método de diseño de guías quirúrgicas; el procedimiento descrito a continuación no es necesario si no es necesario la impresión 3D.
- Exportación de los diseños de las guías en formato .stl, que puede ser 3D impreso.
- Imprimir todas las guías y los huesos.
Nota: En la impresión, las balsas se consideran molestar impresión de superficie lisa y conducir a un ajuste superficial y pobre irregular hasta el hueso, por lo que el plano que tiene que ser liso se debe apuntar hacia arriba. -
Realizar la cirugía de modelo como sigue:
- Cirugía similar al actual, colocar el maxilar corte primero guía el modelo de hueso facial (figura 9a). Luego, se corta el hueso facial junto con el plano de corte con una sierra.
- Colocar a la guía de corte fibular al modelo fibular hueso y cortada en trozos (figura 9b). Coloque los bloques fibulares en la guía de fijación (figuras 9C y 9D).
- Fijar esta fijación guía de complejos el defecto maxilar con tornillos y placas (figura 9e). Después de fijar los segmentos fibulares del maxilar en la zona donde no se adjunta la guía de fijación mediante tornillos y placas, retire a la guía de fijación. Esto completa la reconstrucción (figura 9f).
- La imagen 3-D-reconstruye y grabarlo en formato .stl usando un escáner 3D24.
- Comparar el fichero .stl de cirugía la modelo y el diseño CAD reconstruido (figura 10) mediante comparación software25.
Nota: Al comparar el diseño de la reconstrucción virtual y el modelo de reconstrucción guiada, se calcula real exactitud. Porque se obtiene precisión CAD/CAM dentro de una desviación de 2,5 mm en la reconstrucción de la mandíbula10, debe exigirse una precisión similar en este método. Si no se puede obtener la precisión requerida, rehacer el diseño virtual.
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Representative Results
Utilizando el procedimiento presentado aquí, la zona de resección se determinó en primer lugar. Usando el software de CAD, la zona de resección fue completamente circunscrito por las caras. Esta área se restó del hueso facial por una operación booleana. La imagen de peroné fue colocada en el defecto, y caras de corte fibular se colocaron en los puntos adecuados de la reconstruida. Corte todo fibular caras estaban relacionados con el peroné en un ajuste de los padres. Estas caras se hicieron más pequeños y fueron Unidas para hacer sólidos. El peroné se restó de estos sólidos y luego se convirtieron en los guías de corte fibular. Las superficies restantes del hueso facial también se espesa; éstos se convirtieron en los guías de corte maxilar. Las partes superficiales de los segmentos fibulares están Unidas y extraídas para convertirse en una guía de fijación. Por último, la guía de corte fibular, el corte maxilar y la guía de fijación fibular fueron diseñados en Blender. Estos diseños de las guías se exportaron en formato .stl. Se convirtieron en objetos de plástico reales por la impresión en 3D (figuras 9a y 9b).
Se realizó cirugía de modelos (figuras 9C-9f). Una guía de corte maxilar y guía de corte fibular se ajustaron completamente a los modelos fibular hueso y hueso facial. También se realizaron los modelos de corte con una sierra y los resultados de la fijación con tornillos y placas de titanio. Después de la fijación, se determinó una imagen 3-D-reconstruye el escáner 3-d24. El fichero .stl de cirugía la modelo y el diseño CAD reconstruido se compararon en términos de precisión de las guías y procedimientos de uso de software de comparación25. Los datos de la cirugía del modelo se muestran en la figura 10; la reconstrucción puede realizarse aproximadamente dentro de una desviación de 2 mm.
Figura 1 : Decidir en el área de resección maxilar. (a) el original fichero .stl de hueso facial se importa a la licuadora. (b) el primer plano de corte se inserta en la lesión malar. se coloca el plano de corte (c) siguiente. (d) también se encuentra el plano de corte de la zona alveolar. (e) la corte planos deben ser Unidos y rodean totalmente la zona de supresión. (f) utilizando un modificador Boolean, la zona maxillectomy se resta del hueso facial. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2 : Planificación de la ubicación de los segmentos fibulares. (un) .stl fibular archivo se importa a la licuadora. La porción distal del peroné se coloca primero en la zona alveolar. (b) el corte plano es copiado y vinculado con el peroné como padres establecer. (c) según la preferencia del cirujano planificación, el siguiente plano de corte se coloca en el peroné. El fibular área que se encuentra entre estos dos planos se convierte en el primer segmento fibular necesario. (d) para determinar la ubicación del siguiente segmento fibular, el peroné copiado se coloca. El siguiente planos de corte también se colocan según el juicio del cirujano. (e) finalmente, se diseñan tres cuadras fibulares, como en este ejemplo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3 : Desplazamiento del vértice en el borde. (a) tres pares de los planos de corte están vinculada con el peroné como padres establecer. (b-d) Para obtener un diseño adecuado de la guía, el vértice del plano se mueve a lo largo del borde en el modo de edición. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4 : Diseño de la caja para la preparación hacer la guía de corte fibular. (a) este plano de corte va a reducirse de tamaño para convertirse en un tamaño de guía de corte adecuada. (b) el tamaño final del plano de corte se destaca. (c) la corte plano se determina deslizando el vértice en el borde, de manera similar a la figura 3. (d) dos planos secantes se unen agregando el nuevo plano en el modo de objeto. (e) finalmente, se agregan los planos que rodean toda la superficie en el modo de edición. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5 : Realizar la guía de corte fibular. (a) utilizando los procedimientos que se muestra en la figura 4, se diseñan tres cajas. (b) cada caja es compartida por el peroné con la sustracción de un modificador Boolean. superficie (c) el opuesto de cada caja es completamente igual a la superficie fibular. (d) hacer pilares, un cubo se coloca cerca de los sólidos de la resta. (e) A cara de este cubo se saca. (f) repitiendo este saque, se hace el principal pilar. (g) mediante la adición de otros pilares, se hacen los accesorios sólidos resta. (h) el pilar y los resta sólidos están Unidos. (i y j) esta guía de corte se ajusta completamente a la superficie del peroné. Cada borde se convierte en el plano de corte, que guía la Sierra de corte. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6 : Diseño de la guía de corte maxilar. (a) las restantes superficies del maxilar y del cigoma se preparan justo adyacente a la zona de corte. (b) estos planos son espesados para construir el sólido para ajustarse a los huesos malar y maxilares, utilizando un modificador de solidificación en el modo de edición. El borde de este sólido se convierte en el plano de corte de Sierra de hueso. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 7 : Sacar el plano de la transferencia. (a) cada segmento fibular se separa mediante la intersección de un modificador Boolean. (b) en este caso, la reconstrucción alveolar tiene prioridad sobre la prominencia zigomática. (c) cada cara superficial se recoge y se unió a prepararse para la construcción de la guía de fijación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 8 : Diseño de la guía de fijación de los segmentos fibulares. (a) utilizando una herramienta de cuchilla, las líneas están diseñadas para la superficie superficial. (b) una pequeña ventana se hace mediante la eliminación de los vértices y caras. Esta ventana se utiliza para la fijación de la placa de titanio. (c) después de hacer varias ventanas, se espesa la superficie superficial utilizando un modificador de solidificación. (d y e) se visualiza sólo la guía de fijación. En ambos extremos, las alas se agregan para fijar a esta guía queda de hueso facial. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 9 : Modelo cirugía. (a) utilizando una impresora 3-d, el facial del hueso, hueso fibular y guías quirúrgicas se puede realizar. (b) el corte de guía se examina para adaptarse completamente al peroné. (c y d) los segmentos fibulares que fueron cortados usando la guía de corte se establecen en la guía de fijación. La guía de fijación totalmente puede caber a los segmentos cortados. (e y f) utilizando las placas de titanio y los tornillos, segmentos fibulares se transfieren al maxilar. Después de retirar a la guía de fijación, tornillos y placas adicionales se agregan para una fijación más fuerte. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 10 : Comparar el modelo para el plan. El modelo después de la cirugía es 3-d, analizado y Comparado con el plan virtual. La escala (milímetro) muestra la distancia de desviación desde el plano virtual. Los huesos transferidos en su mayoría tienen una baja desviación (verde), mientras que las placas de fijación de metal tienen una desviación superior (rojo). Sin embargo, la desviación es en gran parte por debajo de 2 mm. Esta imagen es diferente de la muestra que se muestra en la figura 9. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
Reconstrucción de CAD/CAM se considera para contribuir a la consecución de una precisa osteotomía longitud, anchura y ángulo en los huesos de corte durante el uso de corte guías4,5,6,7,8 ,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19. Los arreglos transferidos de los huesos también se consideran para ser exacta mediante una fijación guía11. Debido a la orden, proceso, plano de corte y el plan de arreglo son ya decididos antes de la cirugía real, ahorro de tiempo es otra ventaja2,12,13,14.
Por otra parte, además de estas ventajas teóricas, una fuerza de la técnica CAD/CAM es que debido a las guías quirúrgicas, cualquier cirujano puede cortar en el mismo lugar de la misma manera, así estandarizar la técnica. Si las guías son muy precisas, es posible que cada cirujano puede obtener resultados de reconstrucción exacta en lugar de utilizar un enfoque de mano donde los resultados son más bien depende de la experiencia. Debido a esta técnica de CAD/CAM ha surgido hace poco, informes similares a esto son pocos. Guías comerciales están disponibles en los países occidentales; sin embargo, los métodos de diseño no son abiertos al público. Como este método de diseño es nuevo, que esperamos se desarrolle y difunda ampliamente en el futuro.
Este enfoque interno de CAD/CAM no siempre demuestra superioridad. Un problema clínico es que esta técnica se convierte en inútil cuando los datos de examen de TAC no está hechos de láminas delgadas y finas o se obtuvieron justo antes de la cirugía y el cirujano no decidir rápidamente en el área de resección o de repente cambia la zona de resección intra-operativo.
Un problema de fabricación de diseño es que, si el diseñador no tiene experiencia suficiente para ver y aprender el procedimiento quirúrgico, no se puede obtener un diseño de guía quirúrgica apropiada. Después de todo, en esa situación, el diseñador no sabe qué espacio exacto el cirujano real haría para estar libre de objetos en cada situación quirúrgica.
Como un problema de costo, una impresora 3D es necesaria un diseñador principiante crear diseños de ensayo y error para materializar a las guías actuales. Después de convertirse en un diseñador bien experimentado, la materialización del diseño ya no es indispensable. Por suerte, computadoras e impresoras 3-d son cada vez más baratas, lo que significa que podemos diseñar y fabricar a guías quirúrgicas independientemente sin tener que contar con los servicios de empresas costosas. Una desventaja es que no podemos sin embargo, las placas de metal utilizadas para la fijación de impresión 3-d. El plástico es el material principal que podemos utilizar para la impresión 3D. Así, previamente debemos doblar las placas de metal antes de la cirugía. Baratas impresoras 3-d que pueden manejar metales esperan a entrar en uso en el futuro, las placas de fijación se pueden también diseñar entonces, como todos los procedimientos serán menos dependientes de las técnicas a mano alzada.
Deposición fundida (FDM) de modelado es una de las tecnologías de impresión 3D más utilizadas. Objetos 3D son construidos por extrusión de polímeros termoplásticos a través de una boquilla. Cuando fríos los materiales termoplásticos, tensiones internas pueden generar deformaciones (deformación)26. Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y ácido poliláctico (PLA) son los predominantes plásticos usados en filamentos termoplásticos. Petrópolis et al. 7 menciona que, debido a modelos de mandíbula ABS son particularmente propensos a la deformación, plásticos del ABS son menos ideales para modelos quirúrgicos en comparación con PLA. Los plásticos ABS y PLA son gas esterilizable y lo suficientemente rígido para servir como una plantilla de27. En comparación con ABS, PLA es menos flexible con una temperatura de fusión más bajada. Por lo tanto, se utilizaron PLA y un método de esterilización de plasma de baja temperatura debajo de 45 ° C en una situación clínica. Porque la temperatura del vidrio del PLA que es 60 ° C, no utilizamos esterilización en autoclave (121 ° C aproximadamente) o esterilización por óxido de etileno gas (aproximadamente 60 ° C).
Deformación la deformación sigue siendo una posibilidad. Sin embargo, informes anteriores validan la exactitud de los modelos de impreso de FDM en el campo de la cirugía maxilofacial28. Varios artículos utilizan un estudio comparativo de la mandíbula humana seca y réplica impresa FDM usando datos escaneados CT. Estos estudios mostraron que los modelos de FDM-impresos de calidad para consumidores tienen una precisión aceptable, similar a los resultados de láser selectivo industrial sinterización (SLS) impresoras27,29,30. Nizam et al. 1 argumentó que la calidad de la tomografía computarizada es también uno de los principales determinantes de los errores dimensionales, junto a la máquina de prototipo rápido.
Aunque las guías precisas están diseñadas virtualmente, las guías impresas a veces no encajan en los modelos de hueso quirúrgica preoperatoria. Consideró que dos razones para esto.
1. la forma ósea superficial de la zona donde el guía está diseñada para sujetarse es demasiado plana para enganchar (especialmente maxilar). Si estas superficies son lisas y no desigual, la superficie de guía es propensa a ser resbaloso y tiene una posibilidad de conexión errónea a la zona ósea mal. Para evitar esta situación, la zona adjunta debe diseñarse más amplio y más amplio para capturar el área exacta de la huesuda. Al mismo tiempo, si el área adjuntado se hace más grande, la zona minada se hace más grande, que resulta en una cicatriz más amplia.
2. por otra parte, la guía quirúrgica plástica también es difícil de encajar si la forma de esta superficie es muy irregular y complicado. Porque una superficie áspera con muchos procesos pequeños de las guías de CAD/CAM induce resistencia a la fricción cuando el hueso, demasiado aliento y superficies de guía complicada también son propensas a mal ajuste en el lugar equivocado. Para evitar estas situaciones, impresión de prueba y error y cirugía de modelos antes de la cirugía real son necesarios. Como resultado, externalización de la impresión 3-d no se recomienda.
Por último, aunque la guía fue capaz de encajar en la cirugía del modelo, cuando no cabe en situaciones clínicas, debe ser considerado una especie de guía de referencia. Esto es similar a cuando no caben guías comerciales. Las decisiones finales en la cirugía real deben hacerse basándose en el reconocimiento de la estética facial y oclusión por el cirujano, no por la guía.
Aunque el costo aparentemente parece más barato utilizar el enfoque interno de CAD/CAM que enfoques comerciales, costo, que incluye trabajo voluntario del cirujano y el tiempo para el diseño y la impresión, la real siempre es subestimado o descuidado. Sin embargo, incluso si abaratar guías comerciales, este enfoque interno todavía tiene una ventaja única, es que los cirujanos pueden directamente y fácilmente realizar reconstrucciones de ensayo y error en la simulación virtual y darse cuenta de la relación de ubicación entre los huesos faciales y los segmentos fibulares.
El diseño de guías está limitado a tejidos duros como el hueso en este informe. Sin embargo, guías quirúrgicas pueden ser diseñados para tejidos blandos corte y fijación tales como los tejidos de grasa o músculo. Guías se consideran aplicables en cirugías con el fin de realizar reconstrucción estructural 3-d usando los tejidos blandos. Pronto, se diseñarán guías de fijación para las reconstrucciones de mama después de la cirugía ablativa de cáncer en una remodelación más adecuada del tejido adiposo transferido desde el abdomen al pecho.
En conclusión, mediante el uso de un enfoque interno, guías quirúrgicas CAD/CAM pueden ser diseñados e impreso en un hospital. Además de una reconstrucción exacta de CAD/CAM, estas técnicas también pueden utilizarse por los cirujanos que viven fuera de las regiones que disponen de guías comerciales. Esta técnica es una opción para las reconstrucciones maxilares.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que declarar.
Acknowledgments
Este trabajo fue apoyado en parte por JSP KAKENHI concesión número JP17K11914.
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).
