Summary

गहरी मस्तिष्क उत्तेजना प्रत्यारोपण के लिए बर्र होल रिंग के निर्माण में 3 डी मुद्रण के आवेदन

Published: September 07, 2019
doi:

Summary

यहाँ, हम गहरी मस्तिष्क उत्तेजना प्रत्यारोपण के निर्माण में 3 डी मुद्रण प्रदर्शित करने के लिए एक प्रोटोकॉल पेश करते हैं.

Abstract

3 डी मुद्रण व्यापक रूप से 1980 के दशक के बाद से चिकित्सा के क्षेत्र में लागू किया गया है, विशेष रूप से सर्जरी में, इस तरह के preoperative सिमुलेशन, शारीरिक सीखने और शल्य चिकित्सा प्रशिक्षण के रूप में. यह एक neurosurgical प्रत्यारोपण का निर्माण करने के लिए 3 डी मुद्रण का उपयोग करने की संभावना को जन्म देती है. हमारे पिछले काम एक उदाहरण के रूप में Burr छेद की अंगूठी का निर्माण लिया, कंप्यूटर सहायता प्राप्त डिजाइन (सीएडी), प्रो इंजीनियर (प्रो / ई) और 3 डी प्रिंटर की तरह सॉफ्टवेयर का उपयोग करने की प्रक्रिया का वर्णन भौतिक उत्पादों का निर्माण. यही कारण है कि, तीन चरणों की कुल की आवश्यकता है, 2 डी छवि के ड्राइंग, बर्र छेद की अंगूठी के 3 डी छवि का निर्माण, और एक 3 डी प्रिंटर का उपयोग करने के लिए Burr छेद की अंगूठी के भौतिक मॉडल मुद्रित. इस प्रोटोकॉल से पता चलता है कि कार्बन फाइबर से बना बर्र छेद अंगूठी तेजी से और सही 3 डी मुद्रण द्वारा ढाला जा सकता है. यह संकेत दिया है कि दोनों सीएडी और प्रो / ई सॉफ्टवेयर नैदानिक इमेजिंग डेटा के साथ एकीकृत करने के माध्यम से बर्र छेद अंगूठी का निर्माण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और आगे लागू 3 डी मुद्रण व्यक्तिगत उपभोक्ता बनाने के लिए.

Introduction

3 डी मुद्रण 1980 के दशक के बाद से चिकित्सा के क्षेत्र में लागू किया गया है, विशेष रूप से पूर्व ऑपरेटिव सिमुलेशन, शारीरिक सीखने और शल्य चिकित्सा प्रशिक्षण1के लिए सर्जरी में. उदाहरण के लिए, मस्तिष्कवाहिकीय संचालन में, preoperative सिमुलेशन 3 डी मुद्रित संवहनी मॉडल2का उपयोग करके आयोजित किया जा सकता है। 3 डी मुद्रण के विकास के साथ, बनावट, तापमान, संरचना और मस्तिष्क रक्त वाहिकाओं के वजन नैदानिक परिदृश्यों की सबसे बड़ी हद तक नकली किया जा सकता है। प्रशिक्षु ऐसे मॉडलों पर काटने और क्लैम्पिंग जैसे सर्जिकल ऑपरेशन कर सकते हैं। सर्जनों के लिए यह प्रशिक्षण3,4,5है . वर्तमान में, 3 डी प्रिंटिंग द्वारा गठित टाइटेनियम पैच भी धीरे-धीरे लागू किया गया है6,क्योंकि इमेजिंग और पुनर्निर्माण के बाद 3 डी प्रिंटिंग द्वारा विकसित खोपड़ी prostheses अत्यधिक अनुरूप हैं। हालांकि, न्यूरोसर्जरी में 3 डी प्रिंटिंग का विकास और आवेदन अभी भी सीमित है।

बर्र होल रिंग, लीड निर्धारण उपकरण के एक भाग के रूप में, व्यापक रूप से गहरे मस्तिष्क उत्तेजना (डीबीएस)7,8,9,10में इस्तेमाल किया गया है । हालांकि, वर्तमान Burr छेद के छल्ले एकीकृत विनिर्देशों और आयामों के अनुसार चिकित्सा उपकरण निर्माताओं द्वारा किए जाते हैं. इस मानक बर्र छेद अंगूठी हमेशा सभी स्थितियों के लिए उपयुक्त नहीं है, जैसे खोपड़ी कुरूपता और खोपड़ी शोष. इससे प्रचालन की अनिश्चितताएं बढ़ सकती हैं और आकुदरता में कमी आ सकती है। 3 डी प्रिंटिंग के उद्भव से नैदानिक परिदृश्यों 5 में रोगियों के लिए व्यक्तिगत बर्र होल के छल्ले का विकास संभव हो जाताहै. एक ही समय में, बर्र छेद की अंगूठी, जो प्राप्त करने के लिए आसान नहीं है, व्यापक preoperative प्रदर्शन और शल्य चिकित्सा प्रशिक्षण1के लिए अनुकूल नहीं है.

ऊपर उल्लिखित समस्याओं का समाधान करने के लिए, हमने 3डी प्रिंटिंग के साथ एक बर्र होल रिंग का निर्माण करने का प्रस्ताव किया। हमारी प्रयोगशाला में एक पिछले अध्ययन डीबीएस11के लिए एक अभिनव बर्र छेद अंगूठी का वर्णन किया . इस अध्ययन में, इस अभिनव Burr छेद अंगूठी एक उत्कृष्ट उदाहरण के लिए विस्तृत उत्पादन प्रक्रिया का प्रदर्शन के रूप में माना जाएगा. इसलिए, इस अध्ययन का उद्देश्य एक मॉडलिंग प्रक्रिया और 3 डी मुद्रण का उपयोग कर एक ठोस बर्र छेद अंगूठी के निर्माण की एक विस्तृत तकनीकी प्रक्रिया प्रदान करना है.

Protocol

1. एक दो आयामी ड्राइंग (2 डी) एक बर्र छेद अंगूठी की छवि 2D कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन (CAD) सॉफ़्टवेयर खोलें और फिर ग्राफ़िकल दस्तावेज़ बनाएँ. ड्रा पर क्लिक करें आरेखण पर ठोस रेखा के साथ कोई संदर्भ बिं…

Representative Results

2 डी छवियों के तीन विचार वाणिज्यिक सीएडी सॉफ्टवेयर के माध्यम से बनाया गया था (सामग्री की तालिकादेखें). इन चित्रों में व्यावहारिक आकार और तकनीकी आवश्यकताएँ भी जोड़ी गई हैं (चित…

Discussion

इन परिणामों से पता चला है कि प्रयुक्त सॉफ्टवेयर बर्र होल के छल्ले के 3 डी मॉडल बनाने के लिए व्यवहार्य थे (चित्र 1 और चित्र 2) और 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग निर्दिष्ट सामग्री के साथ ठोस मॉ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

यह काम गुआंग्डोंग प्रांत के प्राकृतिक विज्ञान कोष (संख्या 2017A030313597) और दक्षिणी चिकित्सा विश्वविद्यालय (नहीं) से अनुदान द्वारा समर्थित है। LX2016N006, नहीं. KJ20161102).

Materials

Adobe Photoshop Version 14.0 Adobe System,US _ Only available with a paid subscription.
Allcct 3D printer Allcct technology co., LTD, WuHan, China 201807A794124CN
Allcct_YinKe_V1.1 Allcct technology co., LTD, WuHan, China The software is provided by the 3D printer manufacturer and there is no Catalog number associated with it
AutoCAD 2004 Autodesk co., LTD,US 666-12345678 Software for 2D models
Carbon Fibre Allcct technology co., LTD, WuHan, China PLA175Ø5181Ø3ØB The material is provided by the 3D printer manufacturer
Netfabb Studio Basic 4.9 Autodesk co., LTD,US The software is provided by a 3D printer manufacturer and is open to access
Pro/E 2001 Parametric Technology Corporation, PTC, US _ Software for 3D models; Only available with a paid subscription.
Vernier caliper   Beijing Blue Light Machinery Electricity Instrument Co,. LTD, China GB/T 1214.1-1996 

References

  1. Pucci, J. U., Christophe, B. R., Sisti, J. A., Connolly, E. S. Three-dimensional printing: technologies, applications, and limitations in neurosurgery. Biotechnology Advances. 35 (5), 521-529 (2017).
  2. Mashiko, T., et al. Development of three-dimensional hollow elastic model for cerebral aneurysm clipping simulation enabling rapid and low cost prototyping. World Neurosurgery. 83 (3), 351-361 (2015).
  3. Chae, M. P., et al. Emerging Applications of Bedside 3D Printing in Plastic Surgery. Frontiers in Surgery. 2, 25 (2015).
  4. Doyle, B. J., et al. Improved assessment and treatment of abdominal aortic aneurysms: the use of 3D reconstructions as a surgical guidance tool in endovascular repair. Irish Journal of Medical Science. 178 (3), 321-328 (2009).
  5. Kimura, T., et al. Simulation of and training for cerebral aneurysm clipping with 3-dimensional models. Neurosurgery. 65 (4), 719-725 (2009).
  6. Park, E. K., et al. Cranioplasty Enhanced by Three-Dimensional Printing: Custom-Made Three-Dimensional-Printed Titanium Implants for Skull Defects. Journal of Craniofacial Surgery. 27 (4), 943-949 (2016).
  7. Ray, C. D. Burr-hole ring-cap and electrode anchoring device. Technical note. Journal of Neurosurgery. 55 (6), 1004-1006 (1981).
  8. Yamamoto, T., Katayama, Y., Kobayashi, K., Oshima, H., Fukaya, C. Dual-floor burr hole adjusted to burr-hole ring and cap for implantation of stimulation electrodes. Technical note. Journal of Neurosurgery. 99 (4), 783-784 (2003).
  9. Wharen, R. E., Putzke, J. D., Uitti, R. J. Deep brain stimulation lead fixation: a comparative study of the Navigus and Medtronic burr hole fixation device. Clinical Neurology and Neurosurgery. 107 (5), 393-395 (2005).
  10. Patel, N. V., Barrese, J., Ditota, R. J., Hargreaves, E. L., Danish, S. F. Deep brain stimulation lead fixation after Stimloc failure. Journal of Clinical Neuroscience. 19 (12), 1715-1718 (2012).
  11. Chen, J., et al. 3-D printing for constructing the burr hole ring of lead fixation device in deep brain stimulation. Journal of Clinical Neuroscience. 58, 229-233 (2018).
  12. Hoang, D., Perrault, D., Stevanovic, M., Ghiassi, A. Surgical applications of three-dimensional printing: a review of the current literature & how to get started. Annals of Translational Medicine. 4 (23), (2016).
  13. Bustamante, S., Bose, S., Bishop, P., Klatte, R., Norris, F. Novel application of rapid prototyping for simulation of bronchoscopic anatomy. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 28 (4), 1122-1125 (2014).
  14. Lan, Q., et al. Development of Three-Dimensional Printed Craniocerebral Models for Simulated Neurosurgery. World Neurosurgery. 91, 434-442 (2016).
  15. Li, W. Z., Zhang, M. C., Li, S. P., Zhang, L. T., Huang, Y. Application of computer-aided three-dimensional skull model with rapid prototyping technique in repair of zygomatico-orbito-maxillary complex fracture. The International Journal of Medical Robotics. 5 (2), 158-163 (2009).
  16. Wang, L., Cao, T., Li, X., Huang, L. Three-dimensional printing titanium ribs for complex reconstruction after extensive posterolateral chest wall resection in lung cancer. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 152 (1), e5-e7 (2016).
  17. Xu, N. F., et al. Reconstruction of the Upper Cervical Spine Using a Personalized 3D-Printed Vertebral Body in an Adolescent With Ewing Sarcoma. Spine. 41 (1), E50-E54 (2016).
  18. Brozova, H., Barnaure, I., Alterman, R. L., Tagliati, M. STN-DBS frequency effects on freezing of gait in advanced Parkinson disease. Neurology. 72 (8), 770 (2009).
  19. Moreau, C., et al. STN-DBS frequency effects on freezing of gait in advanced Parkinson disease. Neurology. 71 (2), 80-84 (2008).
  20. Oyama, G., et al. Unilateral GPi-DBS as a treatment for levodopa-induced respiratory dyskinesia in Parkinson disease. Neurologist. 17 (5), 282-285 (2011).

Play Video

Cite This Article
Chen, J., Chen, X., Lv, S., Zhang, Y., Long, H., Yang, K., Qi, S., Zhang, W., Wang, J. Application of 3D Printing in the Construction of Burr Hole Ring for Deep Brain Stimulation Implants. J. Vis. Exp. (151), e59560, doi:10.3791/59560 (2019).

View Video