Kemik Liyagisi Rekonstrüksiyonu İçin Hastaya Özel İmplantların 3Boyutlu Planlama ve Basımı
4 Ağustos 2020
Bu protokol, kemik kusurlarının yeniden yapılandırılması için 3B planlama ve baskı kullanımını açıklar. Segmentasyon araçlarını 3D modeller ve ardından 3D tasarım yazılımı oluşturmak için ablatif cerrahiye eşlik eden yeniden yapılandırma amaçlı veya ikinci aşama olarak hastaya özel implantlar oluşturmak için kullanıyoruz.
Bu protokol kemik defekti olan hastaların sanal tedavi ve yeni cerrahi kılavuz ve fiksasyon plakaları oluşturulmasını sağlar. Bu protokolün kullanılması, implantların ameliyathanede üstün doğruluk ve kısaltılmış çalışma süresi ile kullanıma uygun olana göre sanal olarak oluşturulmasını ve tasarlanmasına olanak tanır. Protokolümüzle planlanan hastaya özel implantlar, doğru 3Boyutlu görüntülemeye dayalı olup, implantların mükemmel bir şekilde takılması ve uygun doku anatomisi, simetrisi ve fonksiyonunun restorasyonuna olanak sağlamasıdır.
Bu protokol, kullanıcıların farklı malzemelerden karmaşık modeller veya yapılar tasarlamalarına ve yazdırmalarına ve kemik yenilenmesine izin verme gücü veya yeteneği gibi farklı parametreleri incelemelerine olanak tanır. Bu programlar çok kullanıcı dostu olmasına rağmen, bilgisayar destekli tasarım sürecinde ana zaman alır. Sabır ve uygulama kullanıcı daha iyi ve daha hızlı yardımcı olacaktır.
Bu protokol sanal planlamanın birçok adımını içerdiğinden, aşamaları gözlemlemek son derece yararlı olacaktır. 3B yeniden yapılandırılan modelin bölümleçasyonu için, Kemik Segmentasyon menüsü altındaki uygun segmentasyon yazılımında Genel'i seçin ve kaydırma ve kaydırma sırasında istenmeyen segmentleri belirtmek için ilgi segmentini ve eksi aracı belirtmek için artı aracını kullanın. Segmentasyon'u başlatan Ayarla düğmesini kullanın ve yeni kesimi oluşturmak için Uygula'yı tıklatın.
İyi bir kemik segmentasyonu gerçekleştirmek için, 3D yeniden yapılandırılan modelde çok sayıda pozitif ve negatif işaret kullanılmalıdır. ve diğer tüm görüşler. Segmentasyon tamamlandığında, işaretleri düzeltin ve gerektiğinde daha iyi doğruluk için yenilerini ekleyin.
Dosyaları STL 3D dosyaları olarak dışa aktarın. 3B rekonstrüksiyon implantını tasarlamak için STL dosyalarını 3B tasarım yazılımına aktarın ve kemiği iki parçaya ayırmak için Tıraş aracını kullanın. Kil Taşı menüsünden Kil aracını seçin ve ilgi çekici bölgeyi işaretleyin.
İşaretli bölgeyi kopyalayın ve bölgenin konumunu işlemek için nesne listesinde yeni bir özdeş nesne oluşturun. Döndürme ekseninin kemiğin aynı konumda kalacak kısmına ayarlandıklarından emin olmak için Yeniden Konumlandırma'yı seçin ve dönüş eksenini planlandığı gibi ayarlayın. Insan kafatası çoğunlukla simetrik olduğundan, doğru konumlandırma veya eksik veya malpositioned segmentinin yerleşimini elde etmek ve kafatasının merkezinde düzlem ayarlamak için rehberlik için Ayna Kil aracı nı kullanın.
Yansıtılan yarısına bağlı olarak, segment döndürmeyi gerektiği gibi gerçekleştirin ve avulsed kemikli parçayı yeniden oluşturmak için Construct Clay menüsünden Kil Ekle aracını kullanın. Eğriler menüsünde, istenen implantın sürekli dış şeklini oluşturmak için Eğri yi seçin. Segmente sağ tıklayın ve kemikli kesimi çoğaltmak için Yinelenen'i seçin.
Yeni yinelenen segmentte çalışarak, Detail Clay menüsünde yeniden yapılandırma implantının hacmini oluşturmak için Curve'lu Kabartma'yı seçin. Çizimli implantın dış formunu seçin ve daire şeklindeki imleci kemik yüzeyine çizilen implantın içine yerleştirin. İstenilen parametreleri, en önemlisi implantın kalınlığını kontrol etmek için mesafeyi seçin ve Boolean ve Remove From'u seçmek için yinelenen segmente sağ tıklayın, ardından oluşturulan implantı içeren nesneyi seçin.
Vida fiksasyonu veya anjiyogenez için deliklerin gerekli olduğu durumlarda, plaka için deliklerin tasarlandığı paralel bir düzlem oluşturmak için Düzlem Oluştur işlevini kullanın. Düzlemler implanta maksimum paralellik tekonumlandırıldığında, Çizim menüsünde bir daire seçin ve segment içinde istenilen boyut ve konumda daireler oluşturun. Eğriler menüsünde, uçaktan implanta aktarılacak çizimleri belirlemek için Project Sketch seçeneğini kullanın.
Vidalar için karşı lavabooluşturmak için, Detail Clay menüsünde, Eğrili Kabartma'yı seçin ve daire şeklindeki imleci segment yüzeyinde işaretlenmiş dairesel alanın içine yerleştirin. SubD Yüzeyler Menüsündeki delikleri tamamlamak için, implanta dik çubuklar oluşturmak için Tel Kesme SubD seçeneğini kullanın. Çubukları kullanarak delikleroluşturmak için Boolean ve Remove From'u seçin ve her çubuğu art arda seçin, Boolean, Remove From ve nesne listesinde Bir İmplant Oluştur'a sağ tıklayarak.
İmplantta bir kafes oluşturmak için, planlandığı gibi planlanan kafesin çizimini oluşturmak için Draw Curve'u kullanın. Detail Clay menüsünde, kafesin tasarlanacağı şablon görüntüsünü seçmek için Sarılmış Resimli Kabartma kullanın. Görüntünün beyaz bölgeleri çıkarılır ve siyah alanlar kalır.
Tasarımın yönünü ve boyutunu el ile ayarlayın ve oluşturulan ın kalınlığını ayarlayın, ardından Uygula'yı tıklatın. Hastaya özel implant daha sonra üretime hazır olacaktır. Bu görüntüler, daha önceki bir yaralanmadan dolayı stok temin edilmiş rekonstrüksiyon fiksasyon plakası kırılmış ve alt çenesinin sol vücudunda nonunion kırığı olan 40 yaşındaki bir kadın hastadan elde edilmiştir.
Kırık fiksasyon plakasının ayrılması nda gösterildiği gibi alt çenenin segmentasyonu yapıldı. 3D tasarım yazılımı kullanılarak, çene nin sol bölümü doğru anatomik konuma yeniden konumlandırıldı. Eksik kemiğin düzgün rekonstrüksiyonu için sağ sağlıklı tarafın yansıtılması yapıldı.
Daha sonra hastaya özel implant, fiksasyon vidaları için delikler de dahil olmak üzere tasarlanabilir. Bir mesh ek kemik grefti yerleşimi sağlamak için tasarlanmıştır, sağlıklı tarafı dayalı çene uygun kontura göre ve mesh delikleri ile üstün anjiyogenez sağlamak için. Selektif lazer sinterleme teknolojisi kullanılarak titanyumdan basılan implant ve postoperatif sonuçlar bu görüntülerde görülebilir.
Alt çenenin sürekliliğine, sol alt alt çene segmentinin doğru dikey konumuna ve boşlukları doldurmak için hastaya özgü implant kullanılarak yeniden yapılandırılan vücut konturundaki simetriye dikkat edin. Hastaya özel implantı tasarlarken, kesme ve tork kuvvetlerine dayanarak yük taşıyan kuvvetlere izin verecek kadar güçlü minimal büyüklükte bir plakanın planlanması göz önünde bulundurun. Hastaya özel implantlar kranioplasti, ortopedik işlemler için de tasarlanabilir ve tüm organlarda yumuşak doku tasarımı için potansiyel olarak kullanılabilir.
Bu protokol şu anda ameliyatlar ve araştırma çalışmaları için yeni implantların planlanmasına olanak sağlar ve sonunda implant biyobaskı ve yabancı malzeme rejenerasyonu kolaylaştırabilir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu protokol, cerrahi kılavuzlar ve tespit plakalarının oluşturulması yoluyla kemik defekti olan hastaların sanal tedavisini sağlar. 3D planlama ve baskı teknolojilerinden yararlanılarak, cerrahi sonuçları iyileştiren, üstün doğrulukta hastaya özel implantlar tasarlanabilir.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nöroşirürji
- Biyomedikal Mühendisliği
- 3D Yazdırma Teknolojisi
Arkaplan
- 3D görüntüleme, cerrahi planlama için doğru modeller sağlar.
- Hastaya özel implantlar, rekonstrüktif cerrahilerin uyumunu ve işlevselliğini artırır.
- Çeşitli cerrahi ihtiyaçlar için karmaşık modeller tasarlanabilir.
- Tasarım sürecinde uzmanlaşmak, pratik ve sabır gerektirir.
Çalışmanın Amacı
- Kemik defekt rekonstrüksiyonu için hastaya özel implantlar oluşturmak.
- Cerrahi prosedürlerin doğruluğunu ve verimliliğini artırmak.
- Doku anatomisinin ve fonksiyonunun restorasyonunu sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- 3B model oluşturma için segmentasyon araçları.
- İmplant tasarımı için 3B tasarım yazılımı.
- Cerrahi kılavuzlar için sanal tedavi planlaması.
- Dayanıklılık ve kemik rejenerasyon yetenekleri için malzeme testi.
Ana Sonuçlar
- 3B görüntüleme temelinde tam uyumlu implantların oluşturulması.
- İyileştirilmiş planlama sayesinde operasyon süresinin kısaltılması.
- Uygun doku anatomisinin ve simetrinin daha iyi şekilde restore edilmesi.
- Karmaşık yapıların başarılı bir şekilde tasarlanması ve basılması.
Sonuçlar
- Protokol, kemik defektleri için cerrahi sonuçları önemli ölçüde iyileştirir.
- Kullanıcı dostu yazılım, tasarım sürecini kolaylaştırır.
- Sürekli uygulama, 3D tasarımda daha iyi yetkinlik sağlar.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Uygunluk
Bu protokol, klinisyenlerin kemik defekti rekonstrüksiyonu için hastaya özel implantlar tasarlamalarına olanak tanıyarak preklinik model geliştirmeyi ve rejeneratif tıptaki translasyonel araştırmaları destekler. 3B planlama ve baskıyı entegre ederek, implant tasarımı ve fonksiyonel restorasyondaki öngörüsel güveni artırır ve erken aşama terapötik değerlendirmedeki biyolojik riskleri azaltır. Yöntem, doğru anatomik modelleme ve malzeme testi yoluyla mekanistik risk azaltmayı kolaylaştırarak, implant doğrulamasına yönelik keşif aşaması iş akışlarıyla uyum sağlar.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Kemik defektlerinin sanal rekonstrüksiyonu ve implant-doku etkileşimlerinin değerlendirilmesi yoluyla terapötik hipotezlerin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: İmplant uyumunun, mekanik stabilitenin ve hastalıkla ilgili sistemlerde anjiyogenez potansiyelinin preklinik değerlendirmesine izin vererek biyolojik risklerin azaltılmasını destekler.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Bilimsel Değer: Kalınlık, gözeneklilik ve mekanik dayanım gibi implant tasarım parametrelerinin kantitatif değerlendirmesi için standartlaştırılmış, tekrarlanabilir 3D modeller sağlar.
- Operasyonel Değer: Birden fazla defekt modeli ve materyal tarama kampanyasında platformun yeniden kullanımını destekleyen, ölçeklenebilir tasarım iş akışları aracılığıyla analiz hazırlığını mümkün kılar.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Bilimsel Değer: Sağlıklı anatomiyle örtüşen implantların tasarlanmasına olanak tanıyarak translasyonel sürekliliği kolaylaştırır; kemik rejenerasyonunun ve greft entegrasyonunun biyobelirteçlerle uyumlu değerlendirmesini destekler.
- Operasyonel Değer: Fiziksel prototipleme öncesinde iteratif tasarım testlerine imkan tanıyarak riskle uyumlu ilerleme kararlarını destekler ve implant geliştirmedeki geç aşama başarısızlık riskini azaltır.
Boru Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Yöntem, hedef doğrulamadan öncü bileşik tanımlamaya ve preklinik değerlendirmeye kadar uzanan keşif sürekliliğine entegre olarak, rekonstrüktif implantlar için iteratif tasarım-test döngülerine olanak sağlar.
- Keşif Biyolojisi: Kemik defektlerinin sanal olarak manipülasyonuna ve fonksiyonel restorasyon ile simetri için implant tasarımlarının değerlendirilmesine olanak tanıyarak hipotez testlerini destekler.
- Tarama: Materyal ve geometrik tarama için tutarlı STL çıktıları sağlayan standartlaştırılmış segmentasyon ve tasarım protokolleri aracılığıyla analiz tekrarlanabilirliğini mümkün kılar.
- Analitik: İmplant kalınlığı, delik konumlandırması ve ağ yoğunluğu üzerine kantitatif veriler oluşturarak tasarım yinelemeleri arasında karşılaştırmalı analize olanak tanır.
- Translasyonel Araştırma: Kemik grefti entegrasyonu ve yük taşıma kapasitesi açısından in vivo olarak test edilebilen hastaya özel implantların tasarımına izin vererek preklinik süreklilikle bağlantı kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Kraniyoplasti ve ortopedik rekonstrüksiyon dahil olmak üzere birden fazla endikasyon için hastaya özel implantlar tasarlamak adına yeniden kullanılabilir bir yetkinlik oluşturarak gereksiz tasarım çabalarını azaltır.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Doğru anatomik rekonstrüksiyonu ve yük taşıma ile kayma direncine yönelik fonksiyonel değerlendirmeyi mümkün kılarak implant tasarımındaki öngörü güvenini artırır.
- Operasyonel Değer: İmplant planlamasında kullanıcı değişkenliğini azaltan tanımlanmış segmentasyon ve tasarım iş akışları aracılığıyla standardizasyon ve tekrarlanabilirliği geliştirir.
- Stratejik Değer: İmplant tasarımlarının fizyolojik kısıtlamalar altında sanal olarak test edilmesine olanak tanıyarak fiziksel prototiplemeye olan bağımlılığı azaltır ve daha iyi onay/red kararları verilmesini destekler.
- Portföy Etkisi: Tasarım kusurlarını erkenden belirleyerek implant adaylarının risk ayarlı önceliklendirmesini sağlar ve preklinik geliştirmedeki sermaye verimliliğini artırır.
Uygulama Hususları
- Model manipülasyonunun doğru yapılabilmesi için 3B görüntüleme segmentasyonu ve bilgisayar destekli tasarım yazılımlarında uzmanlık gerektirir.
- Anatomik rekonstrüksiyon için Boolean işlemleri, mesh oluşturma ve aynalama araçlarına sahip 3B tasarım araçlarına erişime bağlıdır.
- Sanal modelden basılı implanta kadar olan sadakati sağlamak için görüntüleme, tasarım ve üretim ekipleri arasında ekipler arası standardizasyon gerektirir.
- Defekt türleri ve anatomik bölgeler genelinde adaptasyon değerlendirmeleri içerir; kraniyomaksillofasiyal dışı uygulamalar için segmentasyon ve tasarım parametrelerinin yeniden doğrulanmasını gerektirir.
- CAD araçlarında uzmanlaşma ile ilgili öğrenme eğrisi nedeniyle sınırlıdır; bu durum başlangıçtaki işlem hacmini ve tasarım tutarlılığını etkileyebilir.
