Summary
Metoder för att utforma en datorstödd design/datorstödd tillverkning (CAD/CAM) kirurgiska guide visas. Skärande plan är separerade, united och förtjockad för att enkelt visualisera nödvändigt ben överföringen. Dessa mönster kan vara tredimensionella skrivas ut och kontrolleras för noggrannhet.
Abstract
Datorstödd design/datorstödd tillverkning (CAD/CAM) är nu utvärderas som en förberedande teknik för käkkirurgi. Eftersom denna teknik är dyra och finns i endast begränsade områden av världen, utvecklat vi en roman CAD/CAM kirurgiska guide med en egen metod. Med hjälp av CAD-programvaran, bestäms området maxillary resektion och skärande plan och fibular skärande plan och vinklar. När området resektion är bestämt, extraheras de nödvändiga ansiktena med en boolesk modifierare. Dessa ytliga ansikten förenas att passa ytan av ben och förtjockad att stabilisera fasta. Inte bara styckning guider för vadben och överkäken men också läge ordningen av de överförda ben segment definieras av förtjockning ytliga ansikten. CAD design bokförs som .stl filer och tredimensionellt (3D) ut som riktiga planeringshjälp. För att kontrollera riktigheten av guider, utförs modell kirurgi med 3-D-tryckt ansiktet och fibular modeller. Dessa metoder kan användas för att hjälpa kirurger där kommersiella guider är inte tillgängliga.
Introduction
Användning av CAD/CAM teknik har nyligen ökat i tandvård och protes arbete. Efter denna utveckling av CAD/CAM, osteocutaneous lock överföringar med hjälp av CAD/CAM används nu i fältet av mandibular återuppbyggnad efter en onkologiska bred resektion av maligna tumörer1,2,3. Flera företag i västvärlden har börjat leverera och sälja ett CAD/CAM trim-guide för regionen underkäken. En CAD/CAM rekonstruktion av underkäken anses ha en fördel när det gäller noggrannhet4,5,6,7,8,9,10 ,11. En nackdel är dock att denna teknik är tillgängliga i begränsade områden i hela världen och det är mycket dyrt12. Således, CAD/CAM återuppbyggnad för maxillary lesioner inte ännu blivit populära. Antalet fall av maxillary återuppbyggnad är lägre än för underkäken och kommersiella guider är inte vanligt.
Eftersom kommersiella maxillary CAD/CAM guider inte säljs i Japan, har vi utvecklat CAD/CAM planeringshjälp med en egen metod. Den kliniska effektiviteten av CAD/CAM guider har redan rapporterade13,14,15,16,17,18,19, men det finns ingen rapport av hur att utforma dem. Syftet med föreliggande rapport är att Visa metoden för CAD/CAM-design med en låg kostnad intern metod.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denna studie godkändes av författarnas institutionella Granskningsnämnden, och skriftligt samtycke former var klara alla patienter.
1. beredning av material
- Använda en persondator, beräknade tomografiska (CT) data facial bone och vadben, konvertering programvara såsom InVesalius20och tredimensionell (3-D) CAD-program (t.ex., Blender21).
Obs: Rekommenderas en maximal tjocklek av 1 mm skivor av CT-data för en korrekt design. För den faktiska kirurgisk simuleringen, använda patientens CT-data. För forskning, Använd gratis 3D-humandata22. - Använd en 3D-skrivare23, skruvar, metallplattor och en liten såg, för att kontrollera inte bara mönster men också riktiga objekt och resultat.
Obs: Den aktuella studien är experimentell. Metallplattor, skruvar och en liten såg kan användas för modell kirurgin. Istället för plåt, kan plast-fixering plattor också skrivas ut av 3D-skrivaren, tillsammans med de kirurgiska guiderna. - Överföra imaging uppgifter om både ansiktet ben och fibula i 3D-data (.stl-format) med InVesalius20.
Obs: CT data registreras i huvudsak i form av tvådimensionella (2D) bilder. Därför innan du använder 3D-data, är det nödvändigt att omvandla data till 3D-data. Fri programvara är tillräckligt för detta ändamål. Detta betänkande förklarar inte hur att överföra data till en 3D-fil. Instruktions videor och guider finns tillgängliga någon annanstans. - Importera varje .stl fil till Blender21.
Obs: CAD programvara vanligtvis accepterar en .stl-stil 3D-format. Vid första, maxillary och fibular .stl ska filer öppnas i den specifika CAD-programvaran genom att importera dem.
2. design
- Besluta om området ben återsändande och stelnar en ben defekt
- Besluta om området ska vara censurerade.
Obs: I denna experimentella simulering kirurgi, någon del av överkäken kan ställas in som ett exciderad område. Eftersom återuppbyggnaden efter totala maxillectomy är svårt, att endast en liten del av överkäken vara ett val för nybörjare. I en klinisk miljö avgör otorhinolaryngologists området enligt regionen cancerogena. - Gör ett stort flygplan och placera den på gränsen till området för borttagning i objekt-läge (figurerna 1a och 1b). Följ som genom att placera en andra plan (siffror 1b-1 d) och fortsätt att göra så tills plan som omger hela området för borttagning. Förena dessa plan i objekt-läge.
- Markera hörnen i alla dessa plan och ansluta dem till varandra genom att göra kanter och ytor (figur 1e) i redigeringsläge att omge områdena för borttagning.
Obs: De excision plan bör kopieras och underhållas eftersom dessa ursprungliga plan används och kasseras när stelnar excision. I den aktuella studien rekommenderas kopiera varje planet och solid vid varje tillfälle för att göra det möjligt att återanvända dem. - Subtrahera den resekerbara fast från ansiktet ben med en boolesk modifierare i redigeringsläge. Detta resulterar i en rakad ansikts ben (figur 1f), som är den maxillary defekt modellen.
- Besluta om området ska vara censurerade.
- Att placera en fibula ben
- Placera en fibula i området maxillary defekt (figur 2en). Placera små kuber på två punkter (8 cm distalt från fibular huvudet och 5 cm proximalt från den laterala fotknölen) i fibula som markörer (lila små kuber visas i figur 2).
Obs: I kliniska situationer, en fibula kan användas mellan 8 cm distalt från fibular huvudet och 5 cm proximalt från den laterala fotknölen. Genom denna märkning, kan vi lätt förstå de områden som kan användas. - Länk små kuber till fibula som förälder inställning i det objekt-läget.
- Placera små kuber som markörer i flera punkter i maxillary lesionen där återuppbyggnad är nödvändigt. Med denna märkning ökar synligheten för de nödvändiga reproduktion punkterna.
- Passa fibula till den främsta marginalen av alveolära benet i objekt-läget om fibula är placerad från mittlinjen.
- Använd den mittlinjen maxillary osteotomin föregående plan som ett första fibular osteotomi plan (bild 2b).
- Placera en ny osteotomi plan där så är lämpligt i objekt-läge (figur 2c). Länka detta nya plan till fibula som förälder inställning.
Obs: Genom att ange överordnat till fibula, relativa orientering mellan detta nya osteotomi plan och fibula alltid upprätthålls även om fibula flyttas till olika platser. Området av fibula som omges av dessa två skärande plan blir det första fibular blocket. - Kopiera fibula och två plan av osteotomi som förälder inställning i det objekt-läget. Flytta detta kopierade fibula, som har det första block området med två plan som skär i båda ändar, att det andra området där återuppbyggnad är nödvändigt (figur 2e) att planera andra fibula blocket.
- Placera det andra skärande planet genom att lägga till ett nytt plan i objekt-läge.
Obs: Det första och andra skärande planet blir ändarna av andra fibula blocket. Om ett tredje block är nödvändigt, läggs liknande förfaranden. Lämplig längd av klyftorna mellan de angränsande fibular block bör bibehållas.
Obs: Klyftan mellan första och andra blocket anses vara nyckeln till att ha en bekväm osteotomi. Om denna lucka är bred, osteotomin blir lätt på grund av den breda arbetsrymden, men vaskulär längd är något bortkastad. Däremot om mellanrummet är smala, osteotomi blir besvärande, men andra eller tredje blocket kan utformas genom att eliminera slöseri med oanvända benet.
- Placera en fibula i området maxillary defekt (figur 2en). Placera små kuber på två punkter (8 cm distalt från fibular huvudet och 5 cm proximalt från den laterala fotknölen) i fibula som markörer (lila små kuber visas i figur 2).
- Utforma de fibular klipp-guiderna
- Visualisera endast fibula och skärande plan för att utforma den vadben trim-guiden i objektet läge (figur 3en).
- Göra varje skärande planet mindre att ockupera bara halva området i avsnittet fibula skära genom att skjuta topparna längs kanterna (siffror 3b-3d) i redigeringsläge.
Obs: Den passande sidan av guiden skärning är den laterala delen av skenbenet. Eftersom de utfodring fartyg finns i den mediala aspekten, är guiden inte utformad i den mediala aspekten. - Förena två hyvlar av ändarna för att bygga en solid i objekt-läge (figurerna 4a-4e). Markera hörnen av alla dessa plan och ansluta dem till varandra genom att göra kanter och ytor i redigeringsläge att bilda en rektangulär fast.
- Subtrahera fibula från denna rektangulärt solid genom att använda en Boolean modifierare (siffror 5a-5 c).
Obs: Ytan av denna subtraktion passar helt fibular laterala delen. Samma förfaranden upprepas i varje nödvändigt fibular block. - Förena varje subtraherade fast i objekt-läge.
- Placera en kub nära subtraherade fasta ämnen (figur 5d). Extrudera ansikten för att göra pelare (siffror 5e-5 g). Förena dessa pelare till subtraherade fasta ämnen. Detta är den fibular skärande guiden (figurerna 5 h-5j).
- Osteotomi trim-guide för överkäken
Obs: för att skära i överkäken, det är inte nödvändigt att utforma guide för varje skäryta, eftersom endast begränsade områden ska rekonstrueras med hjälp av fibula. Vanligtvis är två klipp-guider, som täcka mediala alveolara laterala zygomatic områdena och, utformade.- Förbereda de maxillary och zygomatic plan som var den ursprungliga återstående ytan efter maxillary avlägsnande. En marginal på 1 cm i bredd är tillräckligt (figur 6en).
- Pressa de ansikten som bereddes i steg 2.4.1 tjockna planet och att stelna dem i redigeringsläge använder Stärk modifieraren (figur 6b).
- Ta bort den förtjockade fast över de resektion plan, som avgjordes i steg 2.1, på båda ändar; Detta är hur de maxillary klipp-guiderna är utformade.
Obs: Om montering ytan är ojämna, ett mindre passande område räcker. Om tillbehöret ytan är benägna att vara platt, behövs ett stort område att undvika någon glidning av guide.
- Fixering guide för segmenten fibular
Obs: Fibular segment som ska överföras till överkäken anses vara korrekt i storlek och längd, men platsen för överföringen kan avvika fritt om guiden fixering inte används. Fibula och varje skärande planet (som görs i steg 2.2) används igen i detta segment.- Konstruera varje fibular block i den booleska modifieraren genom att ta ut området skärningspunkten mellan vadben och fast med skärande plan i båda ändarna (siffror 7a och 7b) i redigeringsläge.
- Extrahera hälften av ytliga ytan av varje fibular block.
- Förena alla dessa ytor i objektet läge (figur 7c).
- Ta bort små ansikten i redigeringsläge genom att använda en kniv som skär ( figur 8en) för att säkra utrymmen för montering metallplattor.
- Tjockna ytan med hjälp av en solidifying modifierare i redigeringsläge (siffror 8b-8e).
Obs: Minst 2 – 3 mm av tjocklek är nödvändigt att stabilisera guiden fixering och undvika skevhet. Om vingen är utformad i båda ändarna, hjälper det guiden till överkäken utan att använda någon metallplattor.
3. 3D-utskrift för modell kirurgi och riktiga guider
Observera: Det huvudsakliga syftet med denna rapport är att Visa metoden att utforma planeringshjälp; proceduren som beskrivs nedan är inte nödvändigt om 3D-utskrift inte behövs.
- Exportera mönster av guider i .stl format, som kan vara 3-D skrivas ut.
- Skriva ut alla guider och ben.
Obs: I utskrift, flottar anses störa slät yta utskrift och leda till en ojämn yta och dålig passform på benet, så planet som måste vara smidig måste vara pekade uppåt. -
Operera den modell som följer:
- Liknar riktiga kirurgi, passar det käk som skära guide till facial bone modellen först (figur 9en). Sedan skär ansiktet ben tillsammans med det skärande planet med en såg.
- Fäst den fibular trim-guiden till fibular ben modellen och skär den i bitar (figur 9b). Fäst de fibular block guiden fixering (siffrorna 9 c och 9 d).
- Fixa denna fixering guide komplexa till maxillary defekten med skruvar och plattor (figur 9e). Efter fastställande fibular segmenten till överkäken i området där guiden fixering inte fäster med hjälp av skruvar och plattor, ta bort guiden fixering. Detta slutför återuppbyggnad (diagram 9f).
- Skanna 3-D-rekonstruerade bilden och spela in det i .stl format med hjälp av en 3D-scanner24.
- Jämför den efter modell kirurgi .stl fil och CAD rekonstruerade design (figur 10) använder jämförelse programvara25.
Obs: Genom att jämföra virtuella återuppbyggnaden design och guidade återuppbyggnad modell, beräknas faktiska noggrannhet. Eftersom CAD/CAM noggrannhet erhålls inom en 2,5 mm avvikelse i mandibular återuppbyggnad10, bör ett liknande precision åläggas i denna metod. Om erforderlig noggrannhet inte kan erhållas, gör om den virtuell designen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Använda proceduren presenteras här, fastställdes resektion området först. Med hjälp av CAD-program, var resektion området helt omskrivna av ansikten. Detta område var subtraheras från ansiktsbehandling benet av en Boolesk operation. Fibula bilden placerades på felet och fibular skärande ansikten placerades i lämpliga rekonstruerade punkter. Alla fibular skärande ansikten var kopplade till fibula i en överordnad inställning. Dessa ansikten har gjorts mindre och var eniga att göra fasta ämnen. Fibula var subtraheras från dessa fasta ämnen och sedan blev de fibular klipp-guiderna. De återstående ytorna av ansiktet ben var också tjocknat; dessa blev de maxillary klipp-guiderna. Segmenten fibular ytliga sidor är förenade och extraheras för att bli en fixering guide. Slutligen utformades den fibular trim-guiden, guiden maxillary skärning och guiden fibular fixering i mixer. Dessa mönster av guider exporterades i .stl format. De blev riktiga plastföremål vid 3D-utskrift (siffror 9a och 9b).
Modellen kirurgi utfördes (siffrorna 9 c-9f). Maxillary skärande guide och fibular trim-guide utrustades helt till ansiktet ben och fibular ben modeller. Skär modellerna med en såg och fastställande resultaten med titanium-plattor och skruvar var också gjort. Efter fixeringen bestämdes en 3-D-rekonstruerad bild av den 3D-scanner24. När det gäller noggrannheten i guider och procedurer använder jämförelse programvara25jämfördes den efter modell kirurgi .stl fil och CAD rekonstruerade design. Data från modell operationen visas i figur 10. Rekonstruktionen kan utföras ungefär inom en 2 mm avvikelse.
Figur 1 : Fattar beslut på området av maxillary resektion. (en) ursprungligen facial bone .stl fil importeras till Blender. (b) först skärande planet infogas i zygomatic lesionen. (c), nästa skärande planet placeras. (d) det skärande planet av alveolära området ligger också. (e), styckning flygplan måste förenas och omger excision området helt. (f) genom att använda en Boolean modifierare, området maxillectomy subtraheras från ansiktet ben. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2 : Planera placeringen av segmenten fibular. (en) den fibular .stl fil importeras till Blender. Den distala delen av fibula placeras i området alveolära först. (b) skär planet kopieras och kopplade till fibula som förälder inställning. (c) enligt önskemål av planering kirurgen, nästa skära planet placeras på fibula. Fibular området som är inklämt mellan dessa två plan blir det första nödvändiga fibular segmentet. (d) för att fastställa platsen för nästa fibular segment, kopierade fibula är placerad. De nästa skärande plan är också placerade enligt dom av kirurgen. (e) Slutligen tre fibular block är utformade, som i detta exempel. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3 : Glidande vertex längs kanten. (en) tre par av de skärande plan är kopplade till fibula som förälder inställning. (b-d) För att erhålla en lämplig guide design, flyttas vertex av planet längs kanten i redigeringsläge. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4 : Designa rutan för förberedelser att göra guiden fibular styckning. (en) Detta skärande planet kommer att minskas i storlek för att bli en lämplig skärande guide storlek. (b) den slutliga storleken av det skärande planet är markerat. (c) skär planet bestäms av glidande vertex längs kanten, på samma sätt som figur 3. (d) både skärande plan är förenade genom att lägga till nya planet i objekt-läge. (e) Slutligen planen läggs för att omge hela ytan i redigeringsläge. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5 : Att göra guiden fibular styckning. (en) med hjälp av procedurerna som visas i figur 4, tre lådor är utformade. (b) varje ruta delas av fibula använder subtraktionen av en boolesk modifierare. (c) motsatsen ytan för varje ruta är helt samma som fibular ytan. (d) för att göra pelare, en kuben är placerad nära subtraherade fasta ämnen. (e) A ansiktet på kuben extruderas. (f) genom att upprepa denna extrudering, den viktigaste pelaren görs. (g) genom att lägga till andra pelare, bilagor till de subtraherade fasta görs. (h) pelaren och subtraheras fasta förenas. (jag och j) passar denna skärande guide helt på ytan av skenbenet. Varje kant blir det skärande planet, som vägleder skärande sågen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6 : Designa guiden maxillary styckning. (en) de återstående ytor av överkäken och zygoma tillagas strax intill klippområdet. (b) dessa plan göras tjockare för att konstruera fast för att passa till zygomatic och maxillary ben, med en solidifying modifierare i redigeringsläge. Kanten av detta fast blir det ben såg skärande planet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 7 : Ta ut överföring planet. (en) varje fibular segment avgränsas med hjälp av skärningspunkten mellan en Boolean modifierare. (b) i det här fallet alveolära återuppbyggnaden ges prioritet över zygomatic framträdande. (c) varje ytliga ansikte samlas in och united inför byggandet av guiden fixering. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 8 : Designa guiden fixering av segmenten fibular. (en) med en skalpellen, raderna är utformad på ytliga ytan. (b) en liten fönstret görs genom att ta bort de formhörn och ansikten. Det här fönstret används för Titan platta fixering. (c) efter att flera fönster, ytliga ytan är förtjockad med hjälp av en solidifying modifierare. (d och e) bara guiden fixering är visualiseras. I båda ändarna läggs vingarna fixar denna guide till återstående ansiktet ben. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 9 : Modell kirurgi. (en) med hjälp av en 3D-skrivare, facial bone, fibular ben och planeringshjälp kan realiseras. (b), styckning guide undersöks för att passa till fibula helt. (c och d) inställda fibular segment som klipptes med hjälp av guiden skärning på guiden fixering. Guiden fixering ryms helt på skurna segmenten. (e och f) använda titanium-plattor och skruvar, fibular segment överförs till överkäken. Efter avlägsnande guiden fixering, läggs ytterligare plattor och skruvar för en starkare fixering. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 10 : Jämföra modellen till planen. Efter operationen modellen är 3-D skannas och jämfört med den virtuella planen. Skalan (millimeter) visar avvikelsen avståndet från den virtuella planen. Överförda ben har mestadels låg avvikelse (grön), medan metall fixering plattorna har en högre avvikelse (röd). Avvikelsen är dock till stor del under 2 mm. Denna bild är olika från provet visas i figur 9. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
CAD/CAM rekonstruktion anses bidra till att uppnå en korrekt osteotomi längd, bredd och vinkel i skära ben medan du använder skärande guider4,5,6,7,8 ,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19. De överförda arrangemang av ben anses också vara korrekt med hjälp av en fixering guide11. Eftersom ordningen, processen, skärande plan och arrangemang plan är redan beslutas innan själva operationen, tidsbesparande är en annan fördel2,12,13,14.
Dessutom utöver dessa teoretiska fördelar är en styrka av CAD/CAM teknik att på grund av de kirurgiska guiderna, någon kirurg kan minska på samma ställe på samma sätt, alltså standardisera tekniken. Om guiderna är mycket exakt, är det möjligt att varje kirurg kan få exakt rekonstruktion resultat snarare än att använda en fri hand strategi där resultaten är ganska beroende av expertis. Eftersom denna CAD/CAM-teknik har uppstått ganska nyligen, är rapporter liknar detta några. Kommersiella guiderna finns i västvärlden; designmetoder är dock inte öppen för allmänheten. Eftersom denna dimensioneringsmetod är ny, vi förväntar oss att utvecklas och sprida i framtiden.
Denna interna CAD/CAM-strategi visar inte alltid överlägsenhet. Ett kliniskt problem är att denna teknik blir värdelös när CT examen data är inte gjord av tunna och fina skivor eller erhålls strax före operationen, och kirurgen antingen inte beslutar på området resektion snabbt eller plötsligt ändrar området resektion intraoperativt.
Ett design-making problem är att, om designern inte har tillräcklig erfarenhet för att se och lära det kirurgiska ingreppet, en lämplig kirurgisk guide design inte kan uppnås. Ju i den situationen vet designer inte vad exakt plats faktiska kirurgen skulle göra för att vara fria från föremål i varje kirurgisk situation.
Som en kostnad problem är en 3D-skrivare nödvändigt för en nybörjare designer att skapa trial-and-error mönster att materialisera de faktiska guiderna. Efter att bli en väl erfarna formgivare, är uppkomsten av designen inte längre nödvändig. Lyckligtvis, datorer och 3D-skrivare blir billigare, vilket innebär att vi kan konstruera och tillverka planeringshjälp självständigt utan att behöva förlita sig på tjänster av dyra företagen. En nackdel är att vi ännu inte kan 3-D utskrift metallplattor används för fixering. Plast är det huvudsakliga materialet som vi kan använda för 3D-utskrift. Således måste vi förväg böja metallplattor innan operationen. Som billig 3D-skrivare som kan hantera metaller förväntas komma till användning i framtiden, fixering plattor kan också utformas sedan och alla förfaranden kommer att vara mindre beroende av fri hand tekniker.
Smält nedfall modellering (FDM) är en av de mest använda 3D-utskrift teknikerna. 3D-objekt är byggda av strängpressning termoplastiska polymerer genom ett munstycke. När termoplastmaterial bli kallt, kan inre spänningar generera deformationer (varp)26. Akrylnitril-butadien-styren (ABS) och polymjölksyra (PLA) är de dominerande plaster som används för termoplastiska glödtrådar. Petrópolis o.a. 7 nämnde att eftersom ABS underkäken modeller är speciellt benägna att skevhet, ABS-plast är mindre perfekt för kirurgiska modeller jämfört med PLA. Både ABS och PLA plast är gas steriliserbar och tillräckligt styva att fungera som en mall27. Jämfört med ABS, är PLA mindre flexibla med en lägre smältpunkt. Således, vi använde PLA och en låg temperatur plasma steriliseringsmetod under 45 ° C i en klinisk situation. Eftersom PLA vi använt glas temperatur är 60 ° C, vi inte använda antingen autoklav sterilisering (cirka 121 ° C) eller sterilisering med etylenoxid gas (ca 60 ° C).
Skevhet deformation är fortfarande en möjlighet. Dock validerade tidigare rapporter riktigheten av FDM-tryckta modeller inom käkkirurgi28. Flera artiklar används en jämförande studie av torr mänskliga underkäken och FDM-tryckt replika använda skannade CT-data. Dessa studier visade att konsument-grade FDM-tryckta modeller har en godtagbar noggrannhet, liknande till resultaten av industriella Selektiv laser sintring (SLS) skrivare27,29,30. Nizam o.a. 1 hävdat att kvaliteten på datortomografi är också en av de viktigaste faktorerna för dimensionella fel, tillsammans med snabb prototyp maskinen.
Även om de exakta guiderna är utformade för praktiskt taget, passar de tryckta guiderna ibland inte modellerna som preoperativ kirurgisk ben. Vi ansåg att det finns två skäl till detta.
1. ytlig beniga formen på området där guiden är avsedda att fästas är alltför platt att vara hooked (speciellt överkäken). Om dessa ytor är släta och inte ojämn, guide ytan är benägna att bli hala och har en möjlighet av felaktig montering till fel beniga området. För att undvika denna situation, bör området bifogade utformas bredare och bredare att fånga det exakta beniga området. Samtidigt, om det kopplade området blir större, undermineras området blir större, vilket resulterar i ett bredare ärr.
2. däremot, är plast kirurgiska guiden också svårt att passa om formen på denna yta är alltför ojämn och komplicerat. Eftersom en grov yta med många små processer av CAD/CAM guider inducerar friktionsmotstånd när ansluten till ben, omständligt alltför och komplicerade guide ytor är också benägna att mis passar till fel ställe. För att undvika dessa situationer, är trial-and-error utskrift och modell kirurgi före den faktiska operationen nödvändigt. Därför rekommenderas det inte att outsourcing 3D-utskrift.
Slutligen, även om guiden kunde passa i modell kirurgi, när det inte passar i kliniska situationer, det bör anses vara en slags referensguide. Detta är liknande till när kommersiella guider inte passar. Slutliga beslut i verklig kirurgi bör göras utifrån erkännandet av ocklusion och ansiktsbehandlingar estetik av kirurgen, inte av guiden.
Även om den skenbara kostnaden verkar billigare använda metoden med interna CAD/CAM än kommersiella metoder, är den verkliga kostnaden, vilket inkluderar kirurgens frivilligt arbete och tid för utformning och utskrift, alltid underskattas eller försummas. Men även om kommersiella guider blir billigare, har denna interna strategi fortfarande en unik fördel, vilket är att kirurgen kan direkt och enkelt utföra trial-and-error rekonstruktioner i en virtuell simulering och inser läge förhållandet mellan facial benet och fibular segmenten.
Utformningen av guider är begränsad till hårdvävnad som benet i detta betänkande. Planeringshjälp kan dock utformas för mjuk vävnad skärning och fastställande av till exempel fett eller muskler vävnader. Guider anses vara tillämplig i operationer i syfte att utföra 3-D strukturella återuppbyggnad med mjuka vävnader. Fixering guider kommer snart att utformas för bröstcancer rekonstruktioner efter ablativ cancerkirurgi i en bästa passning omformning av den överförda adipose vävnaden från buken till bröstet.
Sammanfattningsvis, med en egen metod, kan CAD/CAM planeringshjälp utformas och tryckt på ett sjukhus. Förutom att använda en exakt rekonstruktion av CAD/CAM, kan dessa tekniker också användas av kirurger som bor utanför regioner där kommersiella guider är tillgängliga. Denna teknik är ett alternativ för maxillary rekonstruktioner.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inget att deklarera.
Acknowledgments
Detta arbete var delvis stöds av JSPS KAKENHI Grant nummer 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).
