Derin Beyin Stimülasyon İmplantları için Burr Delik Halkası Yapımında 3D Baskı Uygulaması

* 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

Burada, derin beyin stimülasyon implantları yapımında 3D baskı göstermek için bir protokol sıyoruz.

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

1980'li yıllardan bu yana tıp alanında, özellikle ameliyat öncesi simülasyon, anatomik öğrenme ve cerrahi eğitim gibi cerrahi alanlarda 3Boyutlu baskı yaygın olarak uygulanmaktadır. Bu bir nöroşirürjik implant inşa etmek için 3D baskı kullanma olasılığını yükseltir. Daha önceki çalışmalarımız çapak delik halkasının yapımını örnek almış, fiziksel ürünler oluşturmak için bilgisayar destekli tasarım (CAD), Pro/Engineer (Pro/E) ve 3D yazıcı gibi yazılımları kullanma sürecini tanımlamıştır. Yani, üç adım, 2D görüntü çizim, çapak delik halkası 3D görüntü inşaat ve çapak delik halkafiziksel modeli yazdırmak için bir 3D yazıcı kullanarak toplam gereklidir. Bu protokol, karbon fiberden yapılmış çapak deliği halkasının 3D baskı ile hızlı ve doğru bir şekilde şekillendirilebilen bir yapıya sahip olduğunu göstermektedir. Hem CAD hem de Pro/E yazılımlarının, klinik görüntüleme verileriyle entegre edilerek çapak deliği halkasını oluşturmak için kullanılabileceğini ve bireysel sarf malzemelerini oluşturmak için 3D baskı uygulanabileceğini belirtti.

Introduction

1980'li yıllardan itibaren tıp alanında 3D baskı, özellikle ameliyat öncesi simülasyon, anatomik öğrenme ve cerrahieğitimiçin cerrahi 1 uygulanmaktadır. Örneğin serebrovasküler operasyonlarda preoperatif simülasyon 3Boyutlu baskılı vasküler modeller2kullanılarak yapılabilir. 3D baskı nın gelişmesiyle, serebral kan damarlarının dokusu, sıcaklığı, yapısı ve ağırlığı klinik senaryoların en büyüğüne benzetilebilir. Kursiyerler bu tür modelleri kesme ve bağlama gibi cerrahi operasyonlar gerçekleştirebilirler. Bu eğitim cerrahlar için çok önemlidir3,4,5. Şu anda, 3D baskı ile oluşan titanyum yamalar da yavaş yavaş uygulanmıştır6, görüntüleme ve rekonstrüksiyon sonra 3D baskı tarafından geliştirilen kafatası protezleri son derece conformal beri. Ancak, nöroşirürjide 3D baskının geliştirilmesi ve uygulanması hala sınırlıdır.

Çapak delik halkası, kurşun fiksasyon cihazının bir parçası olarak, yaygın derin beyin stimülasyonu (DBS)7,8,9,10kullanılmıştır. Ancak, mevcut çapak delik halkaları tıbbi cihaz üreticileri tarafından birleşik özellikleri ve boyutlarına göre yapılır. Bu standart çapak delik halkası her zaman kafatası malformasyonu ve kafa derisi atrofisi gibi tüm koşullar için uygun değildir. Bu operasyon belirsizlikleri artırabilir ve acurracy azaltabilir. 3D baskının ortaya çıkması, klinik senaryolarda hastalar için kişiye özel çapak deliği halkaları geliştirmeyi mümkün kılar5. Aynı zamanda, elde etmek kolay değildir çapak delik halkası, kapsamlı preoperatif gösteri ve cerrahi eğitim için elverişli değildir1.

Yukarıda belirtilen sorunları gidermek için, 3D baskı ile bir çapak delik halkası inşa etmeyi önerdi. Bizim laboratuvarda bir önceki çalışmada DBS11için yenilikçi bir çapak delik halkası açıklanmıştır. Bu çalışmada, bu yenilikçi çapak delik halkası ayrıntılı üretim sürecini sergilemek için mükemmel bir örnek olarak kabul edilecektir. Bu nedenle, bu çalışmanın amacı bir modelleme süreci ve 3D baskı kullanarak sağlam bir çapak delik halka bina ayrıntılı bir teknik süreç sağlamaktır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Bir çapak deliği halkasının iki boyutlu (2D) görüntüsünü niçin çizme

  1. 2B bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımını açın ve ardından bir grafik belgesi oluşturun.
  2. Beraberlik'e tıklayın | Çizgi ve çizim üzerinde düz bir çizgi ile bir referans noktası çizin. Değiştir'i tıklatın | Ofsetve komut satırında belirli ofset mesafe yazın.
  3. Nesneye tıklayın ve düz bir çizgi oluşturmak için sol fare düğmesine basın. Değiştir'i tıklatın | Kırpma, kırpılacak alanı seçin ve ekstra satıra tıklayın.
  4. Örneğin iç çapak delik halkasını ele alalım, CAD yazılımında önceden belirlenmiş boyuta göre iç halkanın üç farklı görünümü çizin. İlk olarak, ön görünümü çizin ve grafiği beklenen yapıyla eşleşene kadar dikkatlice değiştirin (Şekil 1d).
  5. Beraberlik 'e tıklayarak üst görünümü çizin | Önce başvuru noktasını oluşturmak ve sonra Beraberlik'e tıklayın | Daire | Merkez, Çapve komut penceresinde daire veya çapı belirli yarıçapı nicel değeri girdi. Bir daire oluşturmak için başvuru noktasının ortasına tıklayın (Şekil 1f).
  6. İç çapak deliği halkasının sol görünümünü ön görünümle aynı yaklaşımla çizin (Şekil 1e).
  7. Boyut 'a tıklayın | Çapı, ve sonra dairenin çapını işaretlemek için çevresi tıklayın (Şekil 1f).
  8. Boyut 'a tıklayın | Doğrusal ve ilişkili tüm yapıların uzunluk ve kalınlığını işaretleyin(Şekil 1d,e). Boyut'u tıklatın | Haznenin açısını işaretlemek için yarıçap (Şekil 1d).
  9. Aynı protokolü kullanarak, dış çapak delik halkasının iki boyutlu çizimlerini oluşturmak ve gerçek boyutu ve etiketlemeyi işaretleyin(Şekil 1a - c).
  10. Güç, tokluk ve çatlak eksikliği de dahil olmak üzere üretim sürecinin teknik gereksinimlerini ekleyin. Ayrıca dış duvarın düzleştirilmesi gerekmektedir.
  11. Çapak deliği halkasının 2B görüntüsünü kaydetmek için Kaydet'te bağlantı kurun.
    NOT: Yukarıda belirtilen yapıların tümü milimetre (mm) birimlerindedir.

2. Çapak deliği halkasının 3Boyutlu görüntüsünün yapımı

  1. 3B çizim yazılımını başlatın (Bkz. Malzemeler Tablosu). Yeni Seç | Bölüm | Varsayılan şablonu kullanarakkatı ve uncheck . Yeni dosya seçeneklerinde part_solid'i seçin ve fiziksel bir parça modeli ayarlamak için yeni bir arabirim oluşturmak için Tamam'ı tıklatın.
  2. Sağdaki menü yöneticisinde Bölüm özelliğine tıklayın ve Oluştur' u seçin | Katı | Sayfa ekle. SOLID açılır menüde Döndür ' i | Bitti. Ön çizimin izini tıklatın. Çizim düzlemi olarak "ön" düzlemi seçin ve ardından SKET VIEW'ınaltında varsayılan ı tıklatın.
  3. Pencerenin sağ araç çubuğundaki noktalı çizgiyi seçin ve iki boyutlu çizimde parçanın üst kısmını çizin. Belirli boyutu iki boyutlu çizim tabi olacaktır. Ardından Uygun'utıklatın ve çıkıntının Çıkıntı penceresinde Bitti'yi seçin. Datum düzlem simgesine tıklayın.
  4. Menü yöneticisinde Oluştur | Katı | Sayfa Ekleve Döndür | Bitti. Özellikler menüsünde İkili'yi tıklatın ve Bitti'yitıklatın.
  5. Ön Tıklayın | İleri | Varsayılan ve sonra Datum düzlemi | Dış çapak delik halkakanca kesiti oluşturmak için Noktalı Çizgi. Ardından Menü yöneticisinde Bitti'yi takip eden Uygun'u tıklatın. Belirtilen yönde Angle'a "50" girin[45.0000]ve ardından Protrusion penceresinde Bitti'yi tıklatın ve son olarak Boyama düğmesine tıklayın.
    NOT: Açının birimi derece (°) dir.
  6. Parça özelliğinde Yeniden Tanımla'yı seçin ve kancanın çizgi yapısını tıklatın. Giriş komut bölümü | Tanımla | Çizim.
  7. Noktalı çizgi simgesine tıklayın, kanca bölümünde iki kare kabartma oluşturun, ardından giriş komutu Tamam | Bitti | Boyama.
  8. Datum eksen simgesini tıklatın, sonra bir datum ekle komutu giriş | Çapraz, çizgi yapısının orta eksenini tıklatın, datum düzleminde Açı'yı tıklatın ve ardından çizgi yapısı görünümünde "ön" düzlemini tıklatın. Ofset menüsünde giriş değerini tıklatın. "-45" girişi "Belirtilen yönde ki açı[45.0000].
    NOT: Açının birimi derece (°) dir.
  9. Özellikler | Kopyala | Ayna. Nesne olarak kancaya tıklayın ve Select Yapılan giriş komutu | Bitti. Kopyayı tamamlamak için datum düzlemini tıklatın. Benzer şekilde, kalan iki kanca bu şekilde kopyalanır. 7,23 mm yarıçapı olan bir daire oluşturmak için eşmerkezli daire oluştur'a tıklayın, dairenin gereksiz çizgilerini kaldırmak için seçili noktalar simgesindeki ilkellerin Segmentasyonunu tıklatın.
  10. Tam bir dış duvar bölümü oluşturmak için sağ araç çubuğundaki Katı çizgi düğmesini tıklatın. Sonra tamam komutunu girdin | Bitti.
    NOT: Yarıçapın birimi milimetre (mm) 'dir.
  11. Enter "4" derinliği,sonra Boyamatıklayın . Giriş komutu Ayna | Bitti. Sonra nesneye tıklayın ve Bitti'yitıklatın. Kopyayı tamamlamak için datum düzlemini tıklatın.
  12. Giriş komutu Kopya | Ayna | Bittive farklı yönlerde iki dış duvar seçin, uymak için Bitti'yi tıklatın. Kopyayı tamamlamak için datum düzlemini tıklatın.
  13. Giriş komutu Görünüm | Model Ayarları | Renk ve görünüm | Ekle. Grafik ayrıntılarını görsel olarak daha fazla göstermek için RGB renk kaydırıcısını ve rengi kahverengiye ayarlayın. Sonra kapat komutunu girdin | Ayarlar | Tamam.
  14. Gizli çizgileri Ortadan Kaldırdüğmesini tıklatın , eşmerkezli daire oluştur'utıklatın, dış duvarda bir dış kenar oluşturmaya devam edin, fazla çizgileri kaldırmak için seçili noktalarda ilkellerin Segmentasyonunu tıklatın ve Yeni eklenen dış kenarı tam bir bölüme bağlamak için düz çizgi düğmesi. Tamam'ıtıklatın.
  15. Inter derinliğinde"0,8" girişi. Çıkıntı penceresinde Tamam'ı tıklatın. Menü yöneticisinde, Kopyala komutunu giriş yapın | Ayna | Bitti. Nesneyi tıklatın ve bitti'yitıklatın. Giriş komutu Kıyaslama ölçüt | Ofset.
    NOT: Derinliğin birimi milimetre (mm) 'dir.
  16. Ofset'teki Giriş değerini tıklatın ve belirtilen yönün Izometrikolarak "0,4" girin, sonra Bitti'yitıklatın.
    NOT: Ofsetin birimi milimetre (mm) 'dir.
  17. Giriş komutu Kopya | Ayna | Bitti, dış duvara tıklayın. Giriş Yap komutu Seç | Bitti. Bitti'yi tıklatın ve Bitti'yitıklatın. Kopyayı tamamlamak için resmin datum'una tıklayın. Bu şekilde dış duvarın ve kare kabartmanın ayna çalışması sırasıyla tamamlanır.
  18. Komut Dosyası na giriş | Kopyala,parça türü açılır menüde STL (*stl) olarak kaydet biçimini seçin, parça numarasını girin ve Tamam'ıtıklatın.
  19. Çıktı STL iletişim kutusunda akor yüksekliğini 0,006'ya, açı denetimini 0,00001'e ayarlayın. Giriş komutu Uygula | Tamam.
  20. İç halkanın 3B görüntüsünü oluşturmak için yukarıdaki yle aynı yöntemleri kullanın.

3. Çapak delik halkasının fiziksel modelini yazdırmak için 3D yazıcı kullanma

  1. Model algılama yazılımını açın, Project komutunu girdiniz | Aç, Aç dosyası açılır iletişim kutusunda bir STL dosyası seçin ve sonra Aç'ıtıklatın. Bu yazılımda, bu modelde kusurlar algılanırsa bir uyarı görüntülenir (Şekil 3). Bulunursa, yazdırmadan önce modeli onarın. Hata yoksa Çıktı'yıtıklatın.
  2. Dış halkanın tamamladığını doğruladıktan sonra Bölüm komutunu girdikten sonra | İhracat kısmı | olarak STL | Kaydet. İç halkanın kusurlarını tespit etmek için yukarıdaki yönergeleri kullanın.
  3. Model algılamasını takiben, yazdırılan yolun tasarlanması gerekir. Dilimleme yazılımını açın, Dosya'yı tıklatın | Model dosyasını yükleyin, bir STL dosyasına tıklayın ve içe aktarmak için Aç'ı tıklatın.
  4. Parçanın hareketli izini seçmek için sol fare düğmesini tıklatın, parçaların konumunu ayarlayın. Ekranın sol tarafında, baskı hızını 30 mm/s'ye, yazdırma sıcaklığını 210 °C'ye ve yatak sıcaklığını 80 °C'ye ayarlayın (Şekil 4).
  5. Dosyayı Gcode biçiminde kaydetmek için SD'ye Araç Yolu'nu tıklattı (Şekil 3).
  6. 3D yazıcıları çalıştırın, ana arabirimdeki Ön ısıtma düğmesini tıklayın, yatağın ön ısıtma sıcaklığını 80 °C'ye, meme sıcaklığını 210 °C'ye ayarlayın. Sıcaklık önceden ayarlanmış değere yükseldiğinde Yazdır'ı tıklatın, hedef dosyayı seçin ve yazdırmayı başlatmak için Onayla'yı tıklatın.
  7. Dış halka ilk olarak basılacaktır (Şekil 5a). Alt destek ızgarası oluşturulduktan sonra, yazdırma başlığı dış halkayı dikey olarak katman katman oluşturmaya başlar (Şekil 5b- d). Bu işlem yaklaşık 13 dakika sürer.
  8. Dış halka oluşturulduktan sonra, yazıcı başlığı yaklaşık 8 dakika süren sağ taraftaki iç halkayı(Şekil5,d)yapmaya devam eder.
  9. Soğutma ve oluşturulduktan sonra her iki parçayı da platformdan çıkarın(Şekil 5e,f).

4. Mutlak hatanın ölçülmesi

  1. Mutlak hatayı ölçmek için, yazdırılan beş parçayı rasgele seçin. Vernier kaliperleri ile her bir parçanın parametrelerini ölçün ve kaydedin. 0,02 mm'de ölçüm doğruluğunu seçin.
  2. Her parçanın ortalama hatasını ve mutlak hatanın hata aralığını hesaplayın(Şekil 6a,b).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

2B görüntülerin üç görünümü ticari CAD yazılımı aracılığıyla oluşturulmuştur (Bkz. Malzemeler Tablosu). Bu görüntülerde pratik boyut ve teknik gereksinimler de eklenmiştir (Şekil 1). Ayrıca, üç boyutlu veriler (Şekil 2) olarak oluşturuldu ve STL biçiminde kaydedildi ( Şekil3). Şekil 4'tesunulduğu gibi, yazıcıplatformu üzerine katı parçalar inşa edilmiştir. Bu parçalardan oluşan beş grup seçilirken mutlak hata ve hata aralığı hesaplanmıştır (Şekil 6a,b). Sonuç, dış halkada, en yüksek mutlak hata ve minimum mutlak hata nın belin dış çapı ve üst kısmında sırasıyla bulunduğunu göstermiştir. İç halkada, en yüksek mutlak hata ve minimum mutlak hata sırasıyla üst iç çapı ve kalınlığında bulundu. Toplam hata aralığı [0,00, 0,59] idi (Şekil 6a,b).

STL dosyası, dilimleme solfware'inde Gcode dosyasına dönüştürülür. Bundan sonra, Gcode dosyası bir SD kart kullanılarak 3D yazıcıya iletilir. 3D yazıcıda karbon fiber besleme portu ile beslendi. Karbon fiberin erimesini kontrol etmek için bir sıcaklık kontrol ünitesi kullanılmış ve baskı malzemesinin salınımını kontrol etmek ve katı modeli oluşturmak için nozul kullanılmıştır.

Figure 1
Şekil 1: Çapak deliği halkasının 2B görüntüsü. (a-c) dış halkanın 2B görünümleri (ön görünüm, sol görünüm ve üst görünüm sırasıyla). (d-f) 2B görünümler (ön görünüm, sol görünüm ve üst, sırasıyla görünüm) iç halka. Birim: mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2: Çapak deliği halkasının 3Boyutlu görüntüsü. (a-c) dış halkanın 3B görünümleri (ön görünüm, sol görünüm ve üst görünüm sırasıyla). (d-f) iç halkanın 3B görünümleri (ön görünüm, sol görünüm ve üst görünüm sırasıyla). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3: 3D baskı ile bir çapak delik halkası oluşturmak için akış şeması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 4
Şekil 4: Çapak deliği halkasını solfware dilimleyerek dilimleme işlemi. Dilimleme solfware, STL modeli 0,1 mm kalınlığında katmanları (siyah katı oklar) halinde dilimlenmiş. Hız ve sıcaklık gibi parametreler (kırmızı kutu) şu şekilde ayarlandı: 30 mm/s'de baskı hızı, 210 °C'de baskı sıcaklığı ve 80 °C'de yatak sıcaklığı. Son olarak, kaydet araç patkurunabastık ve STL dosyası doğrudan 3B yazdırma için Gcode dosyalarına dönüştürüldü. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 5
Şekil 5: 3D baskı ile çapak delik halkası oluşturma örneği. (a) Soldaki katı ok nozulu gösterirken, sağ taraftaki katı ok, katı modeli barındırmak için kullanılan dokunma plakasını gösteriyordu. (b)Dış halka (katı ok) dokunaklı yapı plakası üzerine inşa edilmiştir. (c) İç halka, dokunaklı builplate (katı ok) üzerine inşa edilmiştir. (d)İç halka yatağın sağ tarafına (katı ok) inşa edilmiştir. (e-f) Parlatma sonrası iç halka ve dış halka (katı ok) örneği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 6
Şekil 6: Mutlak hatanın ölçümü. (a) Dış halkaların mutlak hata ve hata aralığı (AE = | MV - SV |; ana yapılar: (1) üst dış çapı; (2) bel dış çapı; (3) ana gövde kalınlığı; (4) üst kalınlığı; (5) kanca genişliği; (6) üst iç çapı). (b) İç halkaların mutlak hata ve hata aralığı (AE = | MV - SV |; ana yapılar: (1) üst çapı dışında; (2) alt dış çapı; (3) iç çapı; (4) toplam yükseklik; (5) alt kalınlığı; (6) üst kalınlığı. P = parça, MV = ölçülen değerler, SV = standart değerler, AE = mutlak hata, ER = hata aralığı. Doğruluk = 0,02 mm; Birim = mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Dosya 1: Dış Çapak Delik Halkası. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız. (İndirmek için sağ tıklatın.)

Ek Dosya 2: İç Çapak Delik Halkası. Bu dosyayı görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız. (İndirmek için sağ tıklatın.)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu sonuçlar, kullanılan yazılımın çapak delik halkalarının 3Boyutlu modellerini(Şekil 1 ve Şekil 2)oluşturmak için kullanılabildiğini ve 3D baskının belirlenmiş malzemelerle katı modeller oluşturmak için kullanılabileceğini göstermiştir(Şekil 4). Katı modelin büyüklüğü açısından, Vernier kaliperleri tarafından yapılan ölçümle belirlenen 0 ile 0,59 mm arasında mutlak bir hata saptandı(Şekil 6). Bu tür mutlak hata, baskı aletinin kalitesi gibi birçok faktörden geldiği için bir dereceye kadar hata kaçınılmazdır. Endüstriyel yazıcılar daha iyi hassasiyete sahip olabilir. Buna ek olarak, daha küçük ve daha kesin parçalar inşa ederken, mutlak hata daha açıktır. Genel olarak Şekil 3'tegösterildiği gibi, modeli oluşturan ve 3D baskı ile daha da sağlam modeli oluşturan süreç etkili ve uygulanabilirdir. Mutlak bir hata olmasına rağmen, yazıcıların kalitesini artırarak ve yazdırma parametrelerini doğru bir şekilde ayarlayarak bu tür hatalar azaltılabilir.

DBS için yenilikçi bir çapak delik halkası daha önce11yayınlandı. Bu çalışmada, aynı model, ilgili implantların sistematik hale getirilmesi sürecini daha da göstermek için örnek olarak uygulanmıştır. Şu anda, 3D baskı sınırlı klinik uygulamada, model oluşturma genellikle iki yöntem benimser: Öncelikle, CAD modelleme daha fazla 3D baskı işlemleri için 3D modeller oluşturmak için kullanılmıştır12. İkinci olarak, görüntüleme verileri (DICOM formatında olduğu gibi) BT ve MR Verilerine göre hastaların kemik yapısını üç boyutlu modellerde yeniden yapılandırmak için kullanılmıştır. Render sonra, veri daha da kullanılabilir STL dosyalarına dönüştürülebilir ve daha sonra son derece simüle anatomik yapısı 3D baskı12,13,14tarafından üretilebilir. Benzer şekilde, morfolojiiçin son derece uygun olan yama veya implante malzemeleri üç boyutlu rekonstrüksiyon un anatomik yapısına göre tasarlanabilir15,16,17. Bu yöntem kranioplastide uygulanmıştır. Bir önceki çalışmada 3D baskı teknolojisi6tarafından inşa titanyum kafatası yamalar gösterdi. Bu çalışmada güvenilir akış görselleştirme yoluyla çapak delik halkaları oluşturmak için 3D baskı teknolojisi kullanılarak mümkün olsa da, bu modelleme yöntemi pratikte bazı sınırlamalar vardır.

Çapak delik halkaları geleneksel üretim farklı olması, bu çalışma da bu implante edilebilir parçaları inşa etmek için 3D baskı kullanılması önerilmiştir. Aslında, geleneksel ürünler çoğunlukla boyutu üniforma, hangi kafatası şekli varyasyonu ve kafa derisi atrofisi olan bazı hastalar için geçerli değildir. 3D baskı uygulaması potansiyel olarak farklı hastalar için özelleştirilmiş implantlar sağlayacaktır. Önceki çalışmalarda önerilen ve kafatası defekti onarım ı için kafatası parçaları üretmek için 3D baskı uygulaması uygulanmaktadır, ve kalıcı etkisi göstermiştir6. Fonksiyonel nöroşirürjik hastalıklar için DBS etkinliği yaygın olarak kabul edilmiştir (Parkinson hastalığı gibi, diskinezi)18,19,20, ama bu tedavinin popülaritesi sınırlıdır, sonuç olabilir yüksek sarf maliyetlerinin neden olduğu ekonomik yükün. 3D baskı ile yapılan ürünler, alanında büyük potansiyel 3D baskı yapar yüksek üretim verimliliği, düşük maliyet ve özelleştirme, avantajları vardır. Bu teknolojinin geliştirilmesi ve uygulanması daha fazla hastaya DBS ameliyatı alma fırsatı verebilir. Ancak, literatürde DBS için sarf malzemeleri üretmek için 3D baskı kullanımı hakkında birkaç rapor vardır.

Ayrıca, 3D baskı ile inşa çapak delik halkası diğer avantajları olabilir. Bu hızlı prototipleme ürünü, hastaları ve ailelerini elektrot implantasyonu prosedürü hakkında daha iyi bilgilendirecek ve doktor-hasta iletişimini etkili bir şekilde geliştirecek ameliyat öncesi gösteri için kullanılabilir. Klinisyenler, cerrahi becerilerini etkili bir şekilde geliştirecek olan DBS cerrahisi simülasyonu en üst düzeye çıkarmak için 3D baskılı ürünler aracılığıyla ameliyat öncesi simülasyon ve cerrahi eğitim gerçekleştirebilirler. Serebrovasküler tümörlerin ve kranioplastinin cerrahi tedavisinde 3Boyutlu baskılı ürünler cerrahi eğitime uygulanmıştır2,5.

Bu çalışmada, 3D baskı üretim sürecini göstermek için baskı malzemesi olarak iyi mukavemet ve tokluk olan karbon fiber kullanılmıştır. Uygulamada implant materyalinin birçok faktörü göz önünde bulundurulmalıdır. İlk olarak, implant mükemmel dezenfeksiyon performansına sahip olup olmadığını ve uzun bir süre etilen oksit ve sıcak buhar altında özelliklerini değişmeden tutabilir12. İkinci olarak, implantlar iyi bir biyouyumluluk olması gerekir ve vücut tarafından ret olmadan uzun bir süre için yerleştirilebilir. Üçüncü olarak, implantların mükemmel mekanik mukavemet, tokluk ve kimyasal dayanıma sahip olması gerekir.

Bu çalışmada, örnek olarak bir çapak delik halkası yapımı, modellemeden 3D baskıya kadar olan süreci sistematik olarak tanımlamak için gösterilmiştir. Bu tam bir işlem örneğidir. Gelecekte, çapak deliği halkası oluşturmak için CAD yazılımı, görüntüleme verileri (örneğin, DICOM) ve 3D baskı kullanımı teşvik edilmelidir. Yukarıda da belirtildiği gibi, görüntüleme ile elde edilen DICOM verilerinin 3D yeniden yapılandırması, 3B yazdırma için kullanılabilecek STL dosyalarına daha da dönüştürülebilir. Bu aynı zamanda klinik senaryolarda ana modellemeyöntemidir 12,13. Bu yöntem DBS cerrahisinde uygulanmamıştır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Acknowledgments

Bu çalışma Guangdong Eyaleti Doğa Bilimleri Fonu (No. 2017A030313597) ve Southern Medical University (No. LX2016N006, Hayır. 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