Application de l'impression 3D dans la construction de Burr Hole Ring pour les implants de stimulation cérébrale profonde

* These authors contributed equally
Behavior

Your institution must subscribe to JoVE's Behavior section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Ici, nous présentons un protocole pour démontrer l'impression 3D dans la construction d'implants de stimulation cérébrale profonde.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

L'impression 3D a été largement appliquée dans le domaine médical depuis les années 1980, en particulier en chirurgie, comme la simulation préopératoire, l'apprentissage anatomique et la formation chirurgicale. Cela soulève la possibilité d'utiliser l'impression 3D pour construire un implant neurochirurgical. Nos travaux précédents ont pris la construction de l'anneau de trou de bavure comme exemple, décrit le processus d'utilisation de logiciels comme la conception assistée par ordinateur (CAD), Pro/Engineer (Pro/E) et l'imprimante 3D pour construire des produits physiques. C'est-à-dire, un total de trois étapes sont nécessaires, le dessin de l'image 2D, la construction de l'image 3D de l'anneau de trou de bavure, et à l'aide d'une imprimante 3D pour imprimer le modèle physique de l'anneau de trou de bavure. Ce protocole montre que l'anneau de trou de bavure fait de fibre de carbone peut être rapidement et avec précision moulé par l'impression 3D. Il a indiqué que les logiciels CAO et Pro/E peuvent être utilisés pour construire l'anneau de trou de bavure en s'intégrant aux données d'imagerie clinique et en appliquant davantage l'impression 3D pour fabriquer les consommables individuels.

Introduction

L'impression 3D a été appliquée dans le domaine médical depuis les années 1980, en particulier en chirurgie pour la simulation préopératoire, l'apprentissage anatomique et la formation chirurgicale1. Par exemple, dans les opérations cérébrovasculaires, la simulation préopératoire peut être effectuée à l'aide de modèles vasculaires imprimés en 3D2. Avec le développement de l'impression 3D, la texture, la température, la structure et le poids des vaisseaux sanguins cérébraux peuvent être simulés dans la plus grande mesure des scénarios cliniques. Les stagiaires peuvent effectuer des opérations chirurgicales telles que la coupe et le serrage de ces modèles. Cette formation est très importante pour les chirurgiens3,4,5. Actuellement, les patchs de titane formés par l'impression 3D ont également été progressivement appliqués6, puisque les prothèses de crâne développées par l'impression 3D après l'imagerie et la reconstruction sont très conformal. Cependant, le développement et l'application de l'impression 3D en neurochirurgie est encore limité.

L'anneau de trou de bavure, en tant qu'élément du dispositif de fixation de fil, a été employé couramment dans la stimulation profonde de cerveau (DBS)7,8,9,10. Cependant, les anneaux actuels de trou de burr sont faits par des fabricants de dispositifs médicaux selon les spécifications et les dimensions unifiées. Cet anneau standard de trou de bavure n'est pas toujours approprié pour toutes les conditions, telles que la malformation de crâne et l'atrophie de cuir chevelu. Il peut augmenter les incertitudes de fonctionnement et de réduire l'acurracy. L'émergence de l'impression 3D permet de développer des anneaux de trou de bavureindividualisé pour les patients dans les scénarios cliniques5. Dans le même temps, l'anneau de trou de bavure, qui n'est pas facile à obtenir, n'est pas propice à la démonstration préopératoire étendue et à la formation chirurgicale1.

Pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus, nous avons proposé de construire un anneau de trou de bavure avec impression 3D. Une étude précédente dans notre laboratoire a décrit un anneau innovateur de trou de bavure pour DBS11. Dans cette étude, cet anneau innovant de trou de bavure sera considéré comme un excellent exemple pour montrer le processus détaillé de production. Par conséquent, le but de cette étude est de fournir un processus de modélisation et un processus technique détaillé de la construction d'un anneau de trou de bavure solide en utilisant l'impression 3D.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Dessin d'une image bidimensionnelle (2D)-d'un anneau de trou de bavure

  1. Ouvrez le logiciel de conception assistée par ordinateur 2D (CAD) puis créez un document graphique.
  2. Cliquez sur Dessiner Ligne et tracer un point de référence avec une ligne solide sur le dessin. Cliquez sur Modifier Décalage, et tapez la distance de décalage spécifique dans la ligne de commande.
  3. Cliquez sur l'objet et appuyez sur le bouton de la souris gauche pour créer une ligne solide. Cliquez sur Modifier Couper,sélectionner la zone à couper et cliquez sur la ligne supplémentaire.
  4. Prenez l'anneau intérieur de trou de bavure par exemple, dessinez trois vues différentes de l'anneau intérieur basé sur la taille prédéterminée dans le logiciel de CAO. Tout d'abord, dessiner la vue avant et modifier le graphique avec soin jusqu'à ce qu'il corresponde à la structure prévue (Figure 1d).
  5. Dessinez la vue du haut en cliquant sur Dessiner Ligne pour construire le point de référence d'abord, puis cliquez sur Dessiner Cercle ( Centre, Diamètre, et entrer la valeur quantitative de rayon spécifique de cercle ou de diamètre dans la fenêtre de commande. Cliquez sur le centre du point de référence pour former un cercle (Figure 1f).
  6. Dessiner la vue de gauche de l'anneau intérieur de trou de bavure avec la même approche que celle de la vue avant (figure 1e).
  7. Cliquer sur Dimension (fr) Diamètre, puis cliquez sur la circonférence pour marquer le diamètre du cercle (Figure 1f).
  8. Cliquer sur Dimension (fr) Linéaire et marque la longueur et l'épaisseur de toutes les structures associées (Figure 1d,e). Cliquer sur Dimension (fr) Rayon pour marquer l'angle de la chambre (Figure 1d).
  9. En utilisant le même protocole, construire des dessins bidimensionnels de l'anneau de trou de bavure externe, et marquer la taille réelle et l'étiquetage (Figure 1a - c).
  10. Ajoutez les exigences techniques du processus de production, y compris la résistance, la résistance et l'absence de fissures. En outre, le lissage de la paroi extérieure est nécessaire.
  11. Clink sur Enregistrer pour enregistrer l'image 2D de l'anneau de trou de bavure.
    REMARQUE : Toutes ces structures mentionnées ci-dessus se trouvent dans les unités de millimètres (mm).

2. Construction d'une image 3D de l'anneau de trou de bavure

  1. Démarrer le logiciel de dessin 3D (voir le Tableau des Matériaux). Sélectionnez Nouveau Partie de l'année. Solide et décoche à l'aide du modèle par défaut. Sélectionnez partie solide dans les nouvelles options de fichiers et cliquez sur Ok pour créer une nouvelle interface pour la configuration d'un modèle de pièce physique.
  2. Cliquez sur la fonction Partie dans le gestionnaire de menu sur la droite et sélectionnez Créer Solide et solide Ajouter la feuille. Dans le menu DÉroulant SOLID, sélectionnez Rotation Fait. Cliquez sur la trace de l'esquisse préliminaire. Sélectionnez l'avion "avant" comme plan de croquis, puis cliquez par défaut sous SKET VIEW.
  3. Sélectionnez la ligne pointillée sur la barre d'outils droite de la fenêtre et dessinez la partie supérieure de la pièce dans l'esquisse en deux dimensions. La taille spécifique doit être soumise au dessin bidimensionnel. Cliquez ensuite sur Conform, et sélectionnez Fait dans la fenêtre de saillie de la saillie. Cliquez sur l'icône d'avion Datum.
  4. Dans le gestionnaire de menu, sélectionnez Créer Solide et solide Ajouter la feuille, et tourner Fait. Cliquez bilatéralement dans le menu des propriétés et cliquez sur Fait.
  5. Cliquer sur le front En avant Par défaut, puis datum avion Ligne pointillée pour construire la section transversale du crochet de l'anneau extérieur de trou de bavure. Cliquez ensuite sur Conform suivi de Done in menu manager. Entrée "50" dans Angle dans la direction indiquée[45.0000], puis cliquez sur Fait dans la fenêtre de saillie et enfin, cliquez sur le bouton Coloriage.
    REMARQUE : L'unité de l'angle est degré (mD).
  6. Sélectionnez Redéfinir dans la fonction de pièce et cliquez sur la structure de ligne du crochet. Entrée de la section de commande Décrivez '' ' ' ' Croquis.
  7. Cliquez sur l'icône de ligne pointillée, créez deux gaufrations carrées sur la section de crochet, puis entrez la commande OK. Fait (en anglais) Coloriage.
  8. Cliquez sur l'icône de l'axe Datum, puis entrez la commande Insérez un datum. Croix, cliquez sur l'axe central de la structure de la ligne, cliquez sur Angle dans le plan datum, puis cliquez sur le plan "avant" dans la vue de la structure de la ligne. Cliquez sur la valeur d'entrée dans le menu offset. Entrée "-45" dans"Angle dans la direction indiquée[45.0000].
    REMARQUE : L'unité de l'angle est degré (mD).
  9. Cliquez sur Caractéristiques (fr) Copie ( Miroir. Cliquez sur le crochet au fur et à mesure que l'objet et la commande d'entrée sélectionnent Fait. Cliquez sur le plan datum pour compléter la copie. De même, les deux crochets restants sont copiés de cette façon. Cliquez sur Créer un cercle concentrique pour construire un cercle avec un rayon de 7,23 mm, cliquez sur la segmentation des primitifs à l'icône de points sélectionnés pour supprimer les lignes inutiles du cercle.
  10. Cliquez sur le bouton ligne solide dans la barre d'outils droite pour créer une section murale extérieure complète. Puis entrez la commande OK Fait.
    REMARQUE : L'unité du rayon est millimétrique (mm).
  11. Entrée "4" dans Entrer la profondeur, puis cliquez sur Coloriage. Entrée du miroir de commande Fait. Ensuite, cliquez sur l'objet et cliquez sur Fait. Cliquez sur le plan datum pour compléter la copie.
  12. Entrée de la copie de commande Miroir (fr) Fait, et sélectionnez deux murs extérieurs dans des directions différentes, cliquez sur Fait pour se conformer. Cliquez sur le plan datum pour compléter la copie.
  13. Entrée de la commande Afficher Paramètres du modèle Couleur et apparence Ajouter. Ajustez le curseur de couleur RGB et ajustez la couleur au brun pour montrer les détails graphiques plus visuellement. Puis entrez la commande Fermer Paramètres (en anglais) OK.
  14. Cliquez sur le bouton Éliminer les lignes cachées, cliquez sur le cercle concentrique Créer, continuer à créer un bord extérieur sur le mur extérieur, cliquez sur la segmentation des primitifs au bouton de points sélectionnés pour supprimer les lignes excédentaires, et cliquez sur le Bouton de ligne solide pour connecter le bord extérieur nouvellement ajouté dans une section complète. Cliquez sur Ok.
  15. Entrée "0.8" en profondeur Inter. Cliquez sur Ok dans la fenêtre Detrusion. Dans le gestionnaire de menu, entrez la copie de commande Miroir (fr) Fait. Cliquez sur l'objet et cliquez sur fait. Entrée de la commande Générer de référence Décalage.
    REMARQUE : L'unité de profondeur est millimétrique (mm).
  16. Cliquez sur la valeur d'entrée dans le décalage et entrez "0.4" comme l'Isométrique de la direction spécifiée, puis cliquez sur Fait.
    REMARQUE : L'unité du décalage est millimétrique (mm).
  17. Entrée de la copie de commande Miroir (fr) Terminé,cliquez sur le mur extérieur. Entrée de la commande Done sélectionnez Fait. Cliquez sur Faire sélectionnez et cliquez sur Fait. Cliquez sur le datum de l'image pour compléter la copie. De cette façon, le fonctionnement du miroir du mur extérieur et du gaufrage carré est terminé respectivement.
  18. Entrée du fichier de commande Copiez, sélectionnez le format d'enregistrement comme STL (stl) dans le menu déroulant de type partie, entrez le numéro de pièce et cliquez sur Ok.
  19. Dans la boîte de dialogue Output STL, ajustez la hauteur d'accord à 0,006 et le contrôle de l'angle à 0,00001. Entrée de la commande Appliquer OK.
  20. Utilisez les mêmes méthodes que ci-dessus pour construire l'image 3D de l'anneau intérieur.

3. Utilisation de l'imprimante 3D pour imprimer le modèle physique de l'anneau de trou de bavure

  1. Ouvrez le logiciel de détection du modèle, entrez le projet de commande. Ouvrez,choisissez un fichier STL dans la boîte de dialogue pop-up de fichier ouvert, puis cliquez sur Open. Dans ce logiciel, un avertissement apparaîtra si des défauts sont détectés dans ce modèle (Figure 3). S'il est trouvé, réparez le modèle avant l'impression. S'il n'y a pas de défauts, cliquez sur Sortie.
  2. Après avoir confirmé que l'anneau extérieur est terminé, entrez la partie de commande Partie export ( comme STL Enregistrer. Utilisez les instructions ci-dessus pour détecter les défauts de l'anneau intérieur.
  3. Après la détection du modèle, le chemin imprimé doit être conçu. Ouvrez le logiciel de tranchage, cliquez sur Fichier Charger le fichier modèle, cliquez sur un fichier STL et cliquez sur Ouvrir pour importer.
  4. Cliquez sur le bouton de la souris gauche pour choisir la piste mobile de la pièce, ajuster la position des pièces. Sur le côté gauche de l'écran, fixez la vitesse d'impression à 30 mm/s, la température d'impression à 210 oC et la température du lit à 80 oC(figure 4).
  5. Cliquez sur Toolpath à SD pour enregistrer le fichier en format Gcode pour générer le chemin imprimé (Figure 3).
  6. Démarrer les imprimantes 3D, cliquer sur le bouton de préchauffage sur l'interface principale, définir la température de préchauffage du lit à 80 oC et la température de la buse à 210 oC. Cliquez sur Imprimer lorsque la température monte à la valeur préfixée, sélectionnez le fichier cible et cliquez sur Confirmer pour commencer l'impression.
  7. L'anneau extérieur sera imprimé en premier (Figure 5a). Une fois la grille de support inférieure construite, la buse d'impression commence à construire l'anneau extérieur verticalement couche par couche (Figure 5b- d). Ce processus prend environ 13 min.
  8. Après la formation de l'anneau extérieur, la buse de l'imprimante continue de faire l'anneau intérieur sur le côté droit (Figure 5c,d), qui prend environ 8 min.
  9. Retirez les deux parties de la plate-forme après refroidissement et formation (Figure 5e,f).

4. Mesure de l'erreur absolue

  1. Pour mesurer l'erreur absolue, sélectionnez cinq parties imprimées au hasard. Mesurer et enregistrer les paramètres de chaque partie avec des étriers Vernier. Choisissez la précision de mesure à 0,02 mm.
  2. Calculer l'erreur moyenne de chaque pièce et la plage d'erreur de l'erreur absolue (Figure 6a,b).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Trois vues d'images 2D ont été construites à l'intermédiaire d'un logiciel CAO commercial (voir le Tableau des matériaux). Dans ces images, la taille pratique et les exigences techniques ont également été ajoutées (figure 1). De plus, des données tridimensionnelles ont été construites en (figure 2) et enregistrées au format TSL (figure 3). Comme présenté dans la figure 4, pièces solides ont été construits sur la plate-forme de l'imprimante. Le choix de cinq groupes de ces parties, la plage absolue d'erreurs et d'erreurs a été calculée (figure 6a,b). Le résultat a montré que, dans l'anneau extérieur, l'erreur absolue maximale et l'erreur absolue minimale ont été trouvées dans le diamètre extérieur de la taille et dans l'épaisseur du dessus respectivement. Dans l'anneau intérieur, l'erreur absolue maximale et l'erreur absolue minimale ont été trouvées dans le diamètre intérieur et l'épaisseur du dessus respectivement. La plage d'erreurs totale était [0,00, 0,59](figure 6a,b).

Le fichier STL est en outre converti en fichier Gcode dans le solfware de découpe. Après cela, le fichier Gcode est transmis dans l'imprimante 3D à l'aide d'une carte SD. Dans l'imprimante 3D, la fibre de carbone a été alimentée par le port d'alimentation. Une unité de contrôle de la température a été utilisée pour contrôler la fonte de la fibre de carbone et la buse a été utilisée pour contrôler la libération du matériau d'impression et construire le modèle solide.

Figure 1
Figure 1 : Image 2D de l'anneau de trou de bavure. (a-c) vues 2D (vue avant, vue de gauche et vue du haut, respectivement) de l'anneau extérieur. (d-f) vues 2D (vue avant, vue de gauche et en haut, vue respectivement) de l'anneau intérieur. Unité: mm. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2 : Image 3D de l'anneau de trou de bavure. (a-c) vues 3D (vue avant, vue de gauche et vue du haut, respectivement) de l'anneau extérieur. (d-f) vues 3D (vue avant, vue de gauche et vue du haut, respectivement) de l'anneau intérieur. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 : Le diagramme de flux pour la construction d'un anneau de trou de bavure par l'impression 3D. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4
Figure 4 : Le processus de trancher l'anneau de trou de bavure en coupant le solfware. Dans le solfware de découpe, le modèle STL a été découpé en couches de 0,1 mm d'épaisseur (les flèches solides noires). Des paramètres tels que la vitesse et la température ont été fixés (boîte rouge) comme suit : vitesse d'impression à 30 mm/s, température d'impression à 210 oC et température du lit à 80 oC. Enfin, nous avons appuyé sur Save toolpath, et le fichier STL a été converti en fichiers Gcode pour l'impression 3D directement. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5
Figure 5 : L'exemple de la construction d'un anneau de trou de bavure s'intermédiaire de l'impression 3D. (a) La flèche solide sur la gauche a indiqué la buse et la flèche solide sur le côté droit a montré la plaque de construction touchante, qui a été employée pour accueillir le modèle plein. (b) L'anneau extérieur (la flèche solide) a été construit sur la plaque de construction touchante. (c) L'anneau intérieur a été construit sur la plaque de builplate touchante (la flèche solide). d) L'anneau intérieur a été construit sur le côté droit du lit (la flèche solide). (e-f) Exemple d'anneau intérieur et l'anneau extérieur (la flèche solide) après polissage. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 6
Figure 6 : Mesure de l'erreur absolue. (a) Gamme absolue d'erreurs et d'erreurs d'anneaux extérieurs (AE MV - SV; structures principales : (1) diamètre extérieur du dessus; (2) diamètre extérieur de la taille; (3) épaisseur du corps principal; (4) épaisseur du dessus; (5) largeur du crochet; (6) diamètre intérieur du dessus). (b) Gamme absolue d'erreurs et d'erreurs des anneaux intérieurs (AE MV - SV; structures principales : (1) diamètre extérieur du dessus; (2) diamètre extérieur du fond; (3) diamètre intérieur; (4) hauteur totale; (5) épaisseur du fond; (6) épaisseur du dessus. P - partie, MV - valeurs mesurées, SV - valeurs standard, AE - erreur absolue, ER - plage d'erreur. Précision 0,02 mm; Unité mm. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Fichier supplémentaire 1: Anneau extérieur Burr Hole. Veuillez cliquer ici pour voir ce fichier. (Clic droit pour télécharger.)

Fichier supplémentaire 2: Inner Burr Hole Ring. Veuillez cliquer ici pour voir ce fichier. (Clic droit pour télécharger.)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Ces résultats ont montré que le logiciel utilisé était réalisable pour construire des modèles 3D d'anneaux de trou de bavures(figure 1 et figure 2), et l'impression 3D peut être utilisée pour construire des modèles solides avec des matériaux désignés (Figure 4). En ce qui concerne la taille du modèle solide, il y a eu une erreur absolue de 0 à 0,59 mm déterminée par la mesure faite par les étriers Vernier (Figure 6). Dans une certaine mesure, l'erreur est inévitable puisque cette erreur absolue provient de nombreux facteurs, tels que la qualité de l'instrument d'impression. Les imprimantes industrielles peuvent avoir une meilleure précision. En outre, lors de la construction de pièces plus petites et plus précises, l'erreur absolue est plus évidente. En général, comme le montre la figure 3, le processus qui a construit le modèle et a formé le modèle solide par l'impression 3D est efficace et faisable. Bien qu'il y ait une erreur absolue, une telle erreur peut être réduite en améliorant la qualité des imprimantes et en ajustant avec précision les paramètres d'impression.

Un anneau innovant de trou de bavure pour DBS a été édité précédemment11. Dans cette étude, le même modèle a été appliqué comme exemple pour démontrer davantage le processus systématique de fabrication des implants connexes. Actuellement, dans l'application clinique limitée de l'impression 3D, la construction de modèles adopte généralement deux méthodes: Tout d'abord, la modélisation CAO a été utilisée pour générer des modèles 3D pour d'autres opérations d'impression 3D12. Deuxièmement, les données d'imagerie (comme dans le format de DICOM) ont été utilisées pour reconstruire la structure osseuse des patients en modèles tridimensionnels selon les données de ToMode et d'IRM. Après le rendu, les données pourraient être converties en fichiers STL modifiables, puis la structure anatomique hautement simulée peut être produite par impression 3D12,13,14. De même, le patching ou l'implantation de matériaux qui sont très appropriés pour la morphologie peut être conçu en fonction de la structure anatomique de la reconstruction tridimensionnelle15,16,17. Cette méthode a été appliquée en cranioplastie. Une étude précédente a montré des taches de crâne en titane construits par la technologie d'impression 3D6. Bien que l'utilisation de la technologie d'impression 3D pour construire des anneaux de trou de bavure grâce à la visualisation crédible de flux dans cette étude dans le possible, cette méthode de modélisation a certaines limites dans la pratique.

Étant différente de la production traditionnelle d'anneaux de trou de bavure, cette étude a proposé d'utiliser l'impression 3D pour construire ces pièces implantables. En fait, les produits traditionnels sont pour la plupart uniformes dans la taille, qui ne s'applique pas à certains patients avec la variation de forme de crâne et l'atrophie de cuir chevelu. L'application de l'impression 3D pourrait fournir les implants personnalisés pour différents patients. Des études antérieures ont proposé et mis en œuvre l'application de l'impression 3D pour produire des fragments de crâne pour la réparation des défauts du crâne, et a montré son effet permanent6. L'efficacité de DBS pour les maladies neurochirurgicales fonctionnelles a été largement reconnue (telle que la maladie de Parkinson, dyskinésie)18,19,20, mais la popularité de ce traitement est limitée, qui peut être le résultat de charge économique causée par des coûts consommables élevés. Les produits fabriqués par l'impression 3D ont les avantages d'une efficacité de production élevée, à faible coût et de personnalisation, ce qui rend l'impression 3D d'un grand potentiel dans le domaine. Le développement et l'application de cette technologie peuvent donner à plus de patients l'occasion de recevoir la chirurgie DBS. Cependant, il y a peu de rapports sur l'utilisation de l'impression 3D pour produire des consommables pour DBS dans la littérature.

En outre, l'anneau de trou de bavure construit par l'impression 3D peut avoir d'autres avantages. Ce produit de prototypage rapide peut être employé pour la démonstration préopératoire, qui informera mieux des patients et de leurs familles au sujet de la procédure de l'implantation d'électrode et améliorera la communication de docteur-patient efficacement. Les cliniciens peuvent effectuer la simulation préopératoire et la formation chirurgicale par des produits imprimés 3D pour maximiser la simulation de la chirurgie dBS, qui améliorera effectivement leurs qualifications chirurgicales. Dans le traitement chirurgical des tumeurs cérébrovasculaires et de la cranioplastie, des produits imprimés en 3D ont été appliqués à la formation chirurgicale2,5.

Cette étude a utilisé la fibre de carbone, qui a une bonne résistance et la dureté, comme matériau d'impression pour montrer le processus de production de l'impression 3D. Dans la pratique, de nombreux facteurs de matériel implantaire devraient être pris en considération. Tout d'abord, si l'implant a d'excellentes performances de désinfection et peut garder ses propriétés inchangées sous l'oxyde d'éthylène et la vapeur chaude pendant une longue période12. Deuxièmement, les implants doivent avoir une bonne biocompatibilité et peuvent être placés pendant une longue période sans rejetg par le corps. Troisièmement, les implants doivent avoir une excellente résistance mécanique, la résistance et la résistance chimique.

Dans cette étude, la construction d'un anneau de trou de bavure à titre d'exemple a été démontrée pour décrire systématiquement le processus de modélisation à l'impression 3D. Il s'agit d'un exemple complet de processus. À l'avenir, l'utilisation du logiciel CAO, des données d'imagerie (p. ex., DICOM) et de l'impression 3D pour construire l'anneau de trou de bavure devrait être encouragée. Comme mentionné ci-dessus, la reconstruction 3D des données DICOM obtenues par imagerie peut être convertie en fichiers STL qui peuvent être utilisés pour l'impression 3D. C'est aussi la méthode de modélisation grand public dans les scénarios cliniques12,13. Cette méthode n'a pas été appliquée dans la chirurgie DBS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Acknowledgments

Ces travaux sont soutenus par des subventions du Fonds des sciences naturelles de la province du Guangdong (No. 2017A030313597) et de l'Université de médecine du Sud (No. LX2016N006, No. KJ20161102).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics