Applicazione della stampa 3D nella costruzione dell'anello di foro di Burr per impianti di stimolazione cerebrale profonda

* 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

Qui presentiamo un protocollo per dimostrare la stampa 3D nella costruzione di impianti di stimolazione cerebrale profonda.

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

La stampa 3D è stata ampiamente applicata in campo medico fin dagli anni '80, in particolare nella chirurgia, come la simulazione preoperatoria, l'apprendimento anatomico e la formazione chirurgica. Questo aumenta la possibilità di utilizzare la stampa 3D per costruire un impianto neurochirurgico. I nostri lavori precedenti hanno preso come esempio la costruzione dell'anello del foro di bava, descritto il processo di utilizzo di software come computer aided design (CAD), Pro/Engineer (Pro/E) e stampante 3D per la costruzione di prodotti fisici. Cioè, un totale di tre passaggi sono necessari, il disegno di immagine 2D, la costruzione di immagine 3D di anello foro burr, e utilizzando una stampante 3D per stampare il modello fisico di anello foro burr. Questo protocollo mostra che l'anello di burr foro in fibra di carbonio può essere stampato rapidamente e con precisione dalla stampa 3D. Ha indicato che sia i software CAD che Pro/E possono essere utilizzati per costruire l'anello del foro di bava mediante l'integrazione con i dati di imaging clinico e la stampa 3D applicata ulteriormente per rendere i singoli materiali di consumo.

Introduction

La stampa 3D è stata applicata in campo medico fin dagli anni '80, in particolare in chirurgia per simulazione preoperatoria, apprendimento anatomico e formazione chirurgica1. Ad esempio, nelle operazioni cerebrovascolari, la simulazione preoperatoria può essere condotta utilizzando modelli vascolari stampati in 3D2. Con lo sviluppo della stampa 3D, la consistenza, la temperatura, la struttura e il peso dei vasi sanguigni cerebrali possono essere simulati nella massima misura degli scenari clinici. I tirocinanti possono eseguire operazioni chirurgiche come il taglio e la serraggio su tali modelli. Questa formazione è molto importante per i chirurghi3,4,5. Attualmente, i cerotti in titanio formati dalla stampa 3D sono stati gradualmente applicatianche 6, poiché le protesi del cranio sviluppate dalla stampa 3D dopo l'imaging e la ricostruzione sono altamente conformi. Tuttavia, lo sviluppo e l'applicazione della stampa 3D in neurochirurgia è ancora limitata.

L'anello del foro della bava, come parte del dispositivo di fissaggio del piombo, è stato ampiamente utilizzato nella stimolazione cerebrale profonda (DBS)7,8,9,10. Tuttavia, gli anelli del foro di bava attuali sono realizzati da produttori di dispositivi medici in base alle specifiche e alle dimensioni unificate. Questo anello foro bava standard non è sempre adatto a tutte le condizioni, come malformazione del cranio e atrofia del cuoio capelluto. Può aumentare le incertezze di funzionamento e ridurre la acurracia. L'emergere della stampa 3D permette di sviluppare anelli di foro personalizzate per i pazienti in scenari clinici5. Allo stesso tempo, l'anello di burr foro, che non è facile da ottenere, non è favorevole a un'estesa dimostrazione preoperatoria e formazione chirurgica1.

Per affrontare i problemi di cui sopra, abbiamo proposto di costruire un anello foro bava con stampa 3D. Uno studio precedente nel nostro laboratorio ha descritto un innovativo anello di foro di bava per DBS11. In questo studio, questo innovativo anello di foro di bava sarà considerato un ottimo esempio per mostrare il processo di produzione dettagliato. Pertanto, lo scopo di questo studio è quello di fornire un processo di modellazione e un processo tecnico dettagliato di costruzione di un anello foro solido utilizzando la stampa 3D.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Disegno di un'immagine bidimensionale (2D) di un anello di foro

  1. Aprire il software CAD (Computer Aided Design) 2D e quindi creare un documento grafico.
  2. Fare clic su Disegna . Linea e disegnare un punto di riferimento con una linea continua sul disegno. Fare clic su Modifica . Offsete digitare la distanza di offset specifica nella riga di comando.
  3. Fare clic sull'oggetto e premere con il pulsante sinistro del mouse per creare una linea continua. Fare clic su Modifica . Taglia, selezionare l'area da tagliare e fare clic sulla linea aggiuntiva.
  4. Prendiamo ad esempio l'anello interno del foro della bava, disegna tre diverse viste dell'anello interno in base alle dimensioni predeterminate nel software CAD. In primo luogo, disegnare la vista frontale e modificare il grafico con attenzione fino a quando non corrisponde alla struttura prevista (Figura 1d).
  5. Disegnare la vista dall'alto facendo clic su Disegna Linea per costruire prima il punto di riferimento e poi fare clic su Disegna. Proprietà Circle . Centro, Diametroe immettere il valore quantitativo di un raggio specifico del cerchio o del diametro nella finestra di comando. Fare clic al centro del punto di riferimento per formare un cerchio (Figura 1f).
  6. Disegnare la vista sinistra dell'anello del foro di bava interno con lo stesso approccio della vista frontale (Figura 1e).
  7. Fare clic su Quota Diametro, quindi fare clic sulla circonferenza per contrassegnare il diametro del cerchio (Figura 1f).
  8. Fare clic su Quota Lineare e contrassegnare la lunghezza e lo spessore di tutte le strutture associate(Figura 1d,e). Fare clic su Quota . Raggio per contrassegnare l'angolo della camera (Figura 1d).
  9. Utilizzando lo stesso protocollo, costruire disegni bidimensionali dell'anello foro della bava esterna e contrassegnare le dimensioni effettive e l'etichettatura (Figura 1a- c).
  10. Aggiungere requisiti tecnici del processo di produzione, tra cui forza, robustezza e mancanza di crepe. Inoltre, è necessario levigare la parete esterna.
  11. Clink on Save per salvare l'immagine 2D dell'anello del foro della bava.
    NOTA: Tutte queste strutture di cui sopra sono nelle unità di millimetri (mm).

2. Costruzione di un'immagine 3D dell'anello del foro della bava

  1. Avviare il software di disegno 3D (vedere la Tabella dei materiali). Selezionare Nuovo . Proprietà Part (Parte) Solido e deselezionare utilizzando il modello di default. Selezionate part_solid nelle nuove opzioni del file e fate clic su Ok per creare una nuova interfaccia per l'impostazione di un modello di parte fisica.
  2. Fare clic sulla funzione Parte nel gestore di menu a destra e selezionare Crea Proprietà Solid . Aggiungi foglio. Nel menu a discesa SOLID, selezionare Ruota Fatto. Fare clic sulla traccia dello schizzo preliminare. Selezionare il piano "frontale" come piano di schizzo, quindi fare clic su Default in SKET VIEW.
  3. Selezionare la linea tratteggiata sulla barra degli strumenti destra della finestra e disegnare la sezione superiore della parte nello schizzo bidimensionale. Le dimensioni specifiche devono essere soggette al disegno bidimensionale. Quindi fate clic su Conformità (Conform)e selezionate Fatto (Done) nella finestra di protrusione (Protrusion Window). Fare clic sull'icona del piano Datum.
  4. In Gestione menu, selezionare Crea . Proprietà Solid . Aggiungi foglioe Ruota Fatto. Fare clic su Bilaterale nel menu delle proprietà e scegliere Fine.
  5. Fare clic su Front Proprietà Forward . Predefinito e poi piano Datum Linea punteggiata per costruire la sezione trasversale del gancio dell'anello esterno del foro della bava. Quindi fate clic su Conforme seguito a Fatto in Gestione menu. Immettere "50" in Angolo nella direzione indicata[45.0000], quindi fare clic su Fine nella finestra Protrusione e infine fare clic sul pulsante Colorazione.
    N.B.: L'unità dell'angolo è di grado.
  6. Selezionare Ridefinisci nella funzione parte e fare clic sulla struttura della linea del gancio. Inserire il comando Section Proprietà Define . Schizzo.
  7. Fare clic sull'icona della linea punteggiata, creare due rilievo quadrati sulla sezione hook, quindi inserire il comando OK Proprietà Done . Colorazione.
  8. Fare clic sull'icona dell'asse Datum, quindi immettere il comando Inserisci un Croce, fare clic sull'asse centrale della struttura della linea, fare clic su Angolo nel piano di Riferimento, quindi fare clic sul piano "anteriore" nella vista della struttura della linea. Fare clic sul valore di input nel menu di offset. Immettere "-45" in"Angolo nella direzione indicata[45.0000].
    N.B.: L'unità dell'angolo è di grado.
  9. Fare clic su Caratteristiche . Metodo Copy . Specchio. Fare clic sull'hook come oggetto e comando di input Fatto selezionare Fatto. Fare clic sul piano di datum per completare la copia. Allo stesso modo, i due ganci rimanenti vengono copiati in questo modo. Fare clic sull'icona Crea cerchio concentrico per costruire un cerchio con un raggio di 7,23 mm, fare clic sull'icona Segmentazione delle primitive in corrispondenza dei punti selezionati per rimuovere le linee non necessarie del cerchio.
  10. Fare clic sul pulsante Linea continua nella barra degli strumenti a destra per creare una sezione completa del muro esterno. Quindi immettere il comando OK Fatto.
    NOTA: l'unità del raggio è millimetristica (mm).
  11. Immettere "4" in Enter depth, quindi fare clic su Colorazione. Inserire il comando Mirror Fatto. Quindi fare clic sull'oggetto e fare clic su Fine. Fare clic sul piano di datum per completare la copia.
  12. Inserire il comando Copia Proprietà Mirror . Fattoclic su Fatto e selezionare due muri esterni in direzioni diverse, fare clic su Fine per conformarsi. Fare clic sul piano di datum per completare la copia.
  13. Immettere il comando Visualizza . Impostazioni del modello Colore e aspetto Aggiungere. Regolare il cursore del colore RGB e regolare il colore su marrone per visualizzare i dettagli grafici in modo più visivo. Quindi immettere il comando Close Proprietà Settings (Impostazioni) OK.
  14. Fare clic sul pulsante Eliminata linee nascoste, fare clic sul pulsante Crea cerchio concentrico, continuare a creare uno spigolo esterno sul muro esterno, fare clic sul pulsante Segmentazione delle primitive nei punti selezionati per rimuovere le linee in eccesso, quindi fare clic sul pulsante Linea continua per collegare lo spigolo esterno appena aggiunto in una sezione completa. Fare clic su OK.
  15. Ingresso "0.8" in Inter depth. Fate clic su OK nella finestra Protrusione. In Gestione menu, immettere il comando Copia Proprietà Mirror . Fatto. Fare clic sull'oggetto e quindi su Fatto. Inserire il comando Genera benchmark Offset.
    NOTA: l'unità della profondità è millimetria (mm).
  16. Fare clic sul valore Input nell'offset e immettere "0.4" come Isometrica della direzione specificata,quindi fare clic su Fatto.
    NOTA: l'unità dell'offset è millimetristica (mm).
  17. Inserire il comando Copia Proprietà Mirror . Fatto, fare clic sul muro esterno. Inserire il comando Fatto selezionare Fatto. Fare clic su Fine selezione e fare clic su Fine. Fare clic sul tratteggio dell'immagine per completare la copia. In questo modo, l'operazione dello specchio della parete esterna e della goffratura quadrata viene completata rispettivamente.
  18. Inserire il comando File Copia, selezionare Salva formato come STL (stl) nel menu a discesa Tipo di parte, immettere il numero di parte e fare clic su Ok.
  19. Nella finestra di dialogo Output STL, regolare l'altezza della corda su 0,006 e il controllo dell'angolo su 0,00001. Inserire il comando Applica OK.
  20. Utilizzare gli stessi metodi sopra utilizzati per creare l'immagine 3D dell'anello interno.

3. Utilizzo della stampante 3D per stampare il modello fisico dell'anello del foro della bava

  1. Aprire il software di rilevamento del modello, inserire il comando Progetto Apri, scegli un file STL nella finestra di dialogo a comparsa Apri file, quindi fai clic su Apri. In questo software, verrà visualizzato un avviso se vengono rilevati difetti in questo modello (Figura 3). Se trovato, riparare il modello prima della stampa. Se non sono presenti difetti, fare clic su Output.
  2. Dopo aver confermato che l'anello esterno è completo, inserire il comando Part Sezione di esportazione come STL Salva. Utilizzare le istruzioni precedenti per rilevare i difetti dell'anello interno.
  3. Dopo il rilevamento del modello, il percorso di stampa deve essere progettato. Aprire il software di sezionamento, fare clic su File Carica file modello, fare clic su un file STL e fare clic su Apri per importare.
  4. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse per scegliere la traccia mobile della parte, regolare la posizione delle parti. Sul lato sinistro dello schermo, impostare la velocità di stampa su 30 mm/s, la temperatura di stampa a 210 gradi centigradi e la temperatura del letto a 80 gradi centigradi(Figura 4).
  5. Fare clic su Percorsoutensile a SD per salvare il file in formato Gcode e generare il percorso stampato (Figura 3).
  6. Avviare le stampanti 3D, fare clic sul pulsante Preriscaldamento sull'interfaccia principale, impostare la temperatura di preriscaldamento del letto a 80 gradi centigradi e la temperatura dell'ugello a 210 . Fare clic su Stampa quando la temperatura raggiunge il valore preimpostato, selezionare il file di destinazione e fare clic su Conferma per avviare la stampa.
  7. L'anello esterno verrà stampato per primo (Figura 5a). Dopo aver costruito la griglia di supporto inferiore, l'ugello di stampa inizia a costruire l'anello esterno verticalmente per strato (Figura 5b- d). Questo processo richiede circa 13 min.
  8. Dopo la formazione dell'anello esterno, l'ugello della stampante continua a fare l'anello interno sul lato destro (Figura 5c,d), che richiede circa 8 min.
  9. Rimuovere entrambe le parti dalla piattaforma dopo il raffreddamento e la formazione (Figura 5e,f).

4. Misurazione dell'errore assoluto

  1. Per misurare l'errore assoluto, selezionare cinque parti stampate in modo casuale. Misurare e registrare i parametri di ogni parte con pinze Vernier. Scegliere la precisione di misurazione a 0,02 mm.
  2. Calcolare l'errore medio di ogni parte e l'intervallo di errore dell'errore assoluto (Figura 6a,b).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Tre viste di immagini 2D sono state costruite attraverso software CAD commerciale (vedere la Tabella dei Materiali). In queste immagini sono stati aggiunti anche requisiti tecnici e di dimensioni pratiche (Figura 1). Inoltre, i dati tridimensionali sono stati costruiti in (Figura 2) e salvati in formato STL (Figura 3). Come presentato in Figura 4, parti solide sono state costruite sulla piattaforma della stampante. La scelta di cinque gruppi di queste parti, errore assoluto e intervallo di errori (Figura 6a,b). Il risultato ha mostrato che, nell'anello esterno, l'errore assoluto massimo e l'errore assoluto minimo sono stati trovati rispettivamente nel diametro esterno della vita e nello spessore della parte superiore. Nell'anello interno, l'errore assoluto massimo e l'errore assoluto minimo sono stati trovati rispettivamente nel diametro interno e nello spessore della parte superiore. L'intervallo di errore totale era [0.00, 0.59] (Figura 6a,b).

Il file STL viene ulteriormente convertito in file Gcode nel sezionamento solfware. Dopo di che, il file Gcode viene trasmesso nella stampante 3D utilizzando una scheda SD. Nella stampante 3D, la fibra di carbonio è stata alimentata attraverso la porta di alimentazione. Un'unità di controllo della temperatura è stata utilizzata per controllare la fusione della fibra di carbonio e l'ugello è stato utilizzato per controllare il rilascio di materiale di stampa e costruire il modello solido.

Figure 1
Figura 1: immagine 2D dell'anello del foro di bava. (a-c) Viste 2D (rispettivamente vista frontale, vista sinistra e vista superiore) dell'anello esterno. (d-f) Viste 2D (vista frontale, vista sinistra e in alto, vista rispettivamente) dell'anello interno. Unità: mm. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Immagine 3D dell'anello del foro di bava. (a-c) Viste 3D (rispettivamente vista frontale, vista sinistra e vista superiore) dell'anello esterno. (d-f) Viste 3D (rispettivamente vista frontale, vista sinistra e vista superiore) dell'anello interno. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Il diagramma di flusso per la costruzione di un anello foro bava tramite la stampa 3D. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: Il processo di taglio dell'anello foro di bava tagliando solfware. Nel solfware di taglio, il modello STL è stato suddiviso in strati spessi 0,1 mm (le frecce nere solide). Parametri come la velocità e la temperatura sono stati impostati (scatola rossa) come segue: velocità di stampa a 30 mm / s, temperatura di stampa a 210 gradi centigradi e temperatura del letto a 80 . Infine, abbiamo premuto Salva percorso utensilee il file STL è stato convertito in file Gcode per la stampa 3D direttamente. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5: L'esempio di costruzione dell'anello del foro di bava tramite la stampa 3D. (a) La freccia solida a sinistra indicava l'ugello e la freccia solida sul lato destro mostravano la piastra di costruzione che si toccava, che è stata utilizzata per ospitare il modello solido. (b) L'anello esterno (la freccia solida) è stato costruito sulla piastra di costruzione a contatto. (c) L'anello interno è stato costruito sulla boilplate toccante (la freccia solida). (d) L'anello interno è stato costruito sul lato destro del letto (la freccia solida). (e-f) Esempio di anello interno e l'anello esterno (la freccia solida) dopo la lucidatura. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Figura 6: Misurazione dell'errore assoluto. (a) Errore assoluto e intervallo di errore degli anelli esterni (AE MV - SV; strutture principali: (1) diametro esterno della parte superiore; 2 diametro esterno della vita; (3) spessore del corpo principale; (4) spessore della parte superiore; (5) larghezza del gancio; (6) diametro interno della parte superiore). (b) Errore assoluto e intervallo di errori degli anelli interni (AE MV - SV; strutture principali: (1) diametro esterno della parte superiore; 2 diametro esterno del fondo; (3) diametro interno; (4) altezza totale; (5) spessore del fondo; (6) spessore della parte superiore. P - parte, MV , valori misurati, SV , valori standard, AE , errore assoluto, ER , intervallo di errori. Precisione: 0,02 mm; Unità di misura mm. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

File supplementare 1: Anello Foro Burr Esterno. Si prega di fare clic qui per visualizzare questo file. (Fare clic con il pulsante destro del mouse per scaricare.)

File supplementare 2: Anello Foro Interno Burr. Si prega di fare clic qui per visualizzare questo file. (Fare clic con il pulsante destro del mouse per scaricare.)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Questi risultati hanno mostrato che il software utilizzato era praticabile per costruire modelli 3D di anelli di foro di bava (Figura 1 e Figura 2), e la stampa 3D può essere utilizzata per costruire modelli solidi con materiali designati ( Figura4). In termini di dimensioni del modello solido, si è verificato un errore assoluto da 0 a 0,59 mm determinato attraverso la misurazione effettuata dalle pinze Vernier (Figura 6). In una certa misura, l'errore è inevitabile in quanto tale errore assoluto deriva da molti fattori, come la qualità dello strumento di stampa. Le stampanti industriali possono avere una maggiore precisione. Inoltre, quando si costruiscono parti più piccole e più precise, l'errore assoluto è più evidente. In generale, come illustrato nella Figura 3,il processo che ha costruito il modello e ha ulteriormente formato il modello solido mediante la stampa 3D è efficace e fattibile. Anche se c'è un errore assoluto, tale errore può essere ridotto migliorando la qualità delle stampanti e regolando con precisione i parametri di stampa.

Un innovativo anello di foro per DBS è stato pubblicato in precedenza11. In questo studio, lo stesso modello è stato applicato come esempio per dimostrare ulteriormente il processo sistematico di realizzazione degli impianti correlati. Attualmente, nell'applicazione clinica limitata della stampa 3D, la costruzione di modelli adotta generalmente due metodi: in primo luogo, la modellazione CAD è stata utilizzata per generare modelli 3D per ulteriori operazioni di stampa 3D12. In secondo luogo, i dati di imaging (come nel formato DICOM) sono stati utilizzati per ricostruire la struttura ossea dei pazienti in modelli tridimensionali secondo i dati TC e RM. Dopo il rendering, i dati potrebbero essere ulteriormente convertiti in file STL modificabili, e quindi la struttura anatomica altamente simulata può essere prodotta dalla stampa 3D12,13,14. Allo stesso modo, i materiali di patch o impianto che sono altamente adatti per la morfologia possono essere progettati secondo la struttura anatomica della ricostruzione tridimensionale15,16,17. Questo metodo è stato applicato in cranioplastica. Uno studio precedente ha mostrato che i cerotti del cranio in titanio costruiti dalla tecnologia di stampa 3D6. Anche se l'utilizzo della tecnologia di stampa 3D per costruire anelli di fori di bava attraverso una visualizzazione credibile del flusso in questo studio in possibile, questo metodo di modellazione ha alcune limitazioni nella pratica.

Essendo diverso dalla produzione tradizionale di anelli di foro di bava, questo studio ha proposto di utilizzare la stampa 3D per costruire queste parti impiantabili. Infatti, i prodotti tradizionali sono per lo più di dimensioni uniformi, che non si applica ad alcuni pazienti con variazione della forma del cranio e atrofia del cuoio capelluto. L'applicazione della stampa 3D fornirebbe potenzialmente gli impianti personalizzati per diversi pazienti. Studi precedenti hanno proposto e implementato l'applicazione della stampa 3D per produrre frammenti di cranio per la riparazione del difetto del cranio, e ha mostrato il suo effetto permanente6. L'efficacia di DBS per le malattie neurochirurgiche funzionali è stata ampiamente riconosciuta (come il morbo di Parkinson, la discinesia)18,19,20, ma la popolarità di questo trattamento è limitata, il che può essere il risultato dell'onere economico causato da elevati costi di consumo. I prodotti realizzati con la stampa 3D hanno i vantaggi di un'elevata efficienza produttiva, di bassi costi e di personalizzazione, il che rende la stampa 3D di grande potenziale sul campo. Lo sviluppo e l'applicazione di questa tecnologia può fornire a più pazienti l'opportunità di ricevere un intervento chirurgico DBS. Tuttavia, ci sono pochi rapporti sull'uso della stampa 3D per produrre materiali di consumo per DBS nella letteratura.

Inoltre, l'anello del foro della bava costruito dalla stampa 3D può avere altri vantaggi. Questo prodotto di prototipazione rapida può essere utilizzato per la dimostrazione preoperatoria, che informerà meglio i pazienti e le loro famiglie sulla procedura di impianto degli elettrodi e migliorerà la comunicazione medico-paziente in modo efficace. I medici possono effettuare la simulazione preoperatoria e la formazione chirurgica attraverso prodotti stampati in 3D per massimizzare la simulazione della chirurgia DBS, che migliorerà efficacemente le loro abilità chirurgiche. Nel trattamento chirurgico dei tumori cerebrovascolari e cranioplastica, prodotti stampati in 3D sono stati applicati all'allenamento chirurgico2,5.

Questo studio ha utilizzato la fibra di carbonio, che ha una buona resistenza e robustezza, come il materiale di stampa per mostrare il processo di produzione della stampa 3D. In pratica, molti fattori di materiale implantare dovrebbero essere considerati. In primo luogo, se l'impianto ha eccellenti prestazioni di disinfezione e può mantenere le sue proprietà invariate sotto ossido di etilene e vapore caldo per lungo tempo12. In secondo luogo, gli impianti devono avere una buona biocompatibilità e possono essere posizionati a lungo senza rigetto da parte dell'organismo. In terzo luogo, gli impianti devono avere un'eccellente resistenza meccanica, robustezza e resistenza chimica.

In questo studio, è stata dimostrata la costruzione di un anello di foro di bava come esempio per descrivere sistematicamente il processo dalla modellazione alla stampa 3D. Questo è un esempio di processo completo. In futuro, è necessario incoraggiare l'uso di software CAD, dati di imaging (ad esempio DICOM) e stampa 3D per costruire l'anello di foro. Come accennato in precedenza, la ricostruzione 3D dei dati DICOM ottenuti mediante imaging può essere ulteriormente convertita in file STL che possono essere utilizzati per la stampa 3D. Questo è anche il metodo di modellazione tradizionale negli scenari clinici12,13. Questo metodo non è stato applicato nell'intervento DBS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Questo lavoro è supportato da sovvenzioni dal Fondo di Scienza Naturale della Provincia del Guangdong (N. 2017A030313597) e dalla Southern Medical University (N. . 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