Toepassing van 3D-printen in de bouw van Burr hole ring voor diepe hersenstimulatie implantaten

* 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

Hier presenteren we een protocol om 3D-printen te demonstreren bij de bouw van diepe hersenstimulatie implantaten.

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

3D-printen is op grote schaal toegepast in de medische praktijk sinds de jaren 1980, vooral in chirurgie, zoals preoperatieve simulatie, anatomische leren en chirurgische training. Dit verhoogt de mogelijkheid om 3D-printen te gebruiken om een neurochirurgisch implantaat te bouwen. Onze vorige werken namen de bouw van de Burr hole ring als voorbeeld, beschreef het proces van het gebruik van softwares zoals computer aided design (CAD), Pro/Engineer (Pro/E) en 3D-printer om fysieke producten te construeren. Dat wil doen, een totaal van drie stappen zijn vereist, de tekening van 2D-beeld, de bouw van 3D-beeld van Burr hole ring, en het gebruik van een 3D-printer om het fysieke model van Burr hole ring af te drukken. Dit protocol laat zien dat de Burr hole ring gemaakt van koolstofvezel snel en nauwkeurig kan worden gevormd door 3D printen. Het gaf aan dat zowel CAD-als Pro/E-software kan worden gebruikt om de Burr-gatring te construeren via integratie met de klinische beeldvormings gegevens en verder toegepaste 3D-afdrukken om de individuele verbruiksartikelen te maken.

Introduction

3D-printen is toegepast in de medische praktijk sinds de jaren 1980, vooral in chirurgie voor preoperatieve simulatie, anatomische leren en chirurgische training1. Bijvoorbeeld, in cerebrovasculaire operaties, preoperatieve simulatie kan worden uitgevoerd met behulp van 3D gedrukte vasculaire modellen2. Met de ontwikkeling van 3D-printen kunnen de textuur, temperatuur, structuur en het gewicht van cerebrale bloedvaten worden gesimuleerd in de grootste mate van klinische scenario's. Stagiairs kunnen chirurgische ingrepen uitvoeren, zoals snijden en klemmen op dergelijke modellen. Deze training is erg belangrijk voor de chirurgen3,4,5. Momenteel, Titanium patches gevormd door 3D-printen zijn ook geleidelijk toegepast6, aangezien de schedel protheses ontwikkeld door 3D Printing na beeldvorming en reconstructie zijn zeer conformaal. De ontwikkeling en toepassing van 3D-printen in Neurochirurgie is echter nog steeds beperkt.

De Burr hole ring, als onderdeel van de lead fixatie apparaat, is op grote schaal gebruikt in diepe hersenstimulatie (DBS)7,8,9,10. Echter, de huidige Burr hole ringen worden gemaakt door fabrikanten van medische apparatuur volgens de uniforme specificaties en afmetingen. Deze standaard Burr hole ring is niet altijd geschikt voor alle omstandigheden, zoals schedel malformatie en hoofdhuid atrofie. Het kan de onzekerheid van de werking vergroten en de acurratie verminderen. De opkomst van 3D-printen maakt het mogelijk geïndividualiseerde Burr-gatringen te ontwikkelen voor patiënten in klinische scenario's5. Tegelijkertijd is de Burr hole ring, die niet gemakkelijk te verkrijgen is, niet bevorderlijk voor uitgebreide preoperatieve demonstratie en chirurgische training1.

Om de bovengenoemde problemen aan te pakken, hebben we voorgesteld om een Burr hole ring te bouwen met 3D Printing. Een eerdere studie in ons laboratorium beschreef een innovatieve Burr hole ring voor DBS11. In deze studie wordt deze innovatieve Burr hole ring beschouwd als een uitstekend voorbeeld om het gedetailleerde productieproces te vertonen. Daarom is het doel van deze studie om een modelleringsproces te bieden en een gedetailleerd technisch proces van het bouwen van een solide Burr hole ring met behulp van 3D-printen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. tekening van een tweedimensionale (2D)-afbeelding van een Burr hole ring

  1. Open de 2D computer aided design (CAD)-software en maak vervolgens een grafisch document.
  2. Klik op tekenen | Lijn en teken een referentiepunt met een ononderbroken lijn op de tekening. Klik op wijzigen | Offseten typ de specifieke offset afstand in de opdrachtregel.
  3. Klik op het object en druk op de linker muisknop om een ononderbroken lijn te maken. Klik op wijzigen | Trim, selecteer het gebied dat u wilt bijsnijden en klik op de extra lijn.
  4. Neem de binnenste Burr hole ring bijvoorbeeld, tekenen drie verschillende standpunten van de binnenste ring op basis van de vooraf bepaalde grootte in de CAD-software. Teken eerst de vooraanzicht en pas de grafiek zorgvuldig aan totdat deze overeenkomt met de verwachte structuur (Figuur 1d).
  5. Teken de bovenste weergave door te klikken op tekenen | Lijn om eerst het referentiepunt te construeren en klik vervolgens op Draw | Cirkel | Midden, diameteren invoer van de kwantitatieve waarde van een specifieke straal van cirkel of diameter in het opdrachtvenster. Klik op het midden van het referentiepunt om een cirkel te vormen (Figuur 1f).
  6. Teken de linker weergave van de binnenste Burr hole ring met dezelfde benadering als die van de Vooraanzicht (Figuur 1e).
  7. Klik op Dimension | Diameteren klik vervolgens op de omtrek om de diameter van de cirkel te markeren (Figuur 1f).
  8. Klik op Dimension | Lineair en markeer de lengte en dikte van alle geassocieerde structuren (Figuur 1d, e). Klik op dimensie | Straal om de hoek van de kamer te markeren (Figuur 1d).
  9. Met behulp van hetzelfde protocol, construeren tweedimensionale tekeningen van de buitenste Burr hole ring, en markeer de werkelijke grootte en de labeling (Figuur 1a-c).
  10. Voeg technische vereisten toe van het productieproces, inclusief sterkte, taaiheid en gebrek aan scheuren. Bovendien is het effenen van de buitenwand nodig.
  11. Clink op Save om het 2D-beeld van de Burr hole ring op te slaan.
    Opmerking: al deze bovengenoemde structuren bevinden zich in de eenheden millimeter (mm).

2. bouw van een 3D-beeld van de Burr hole ring

  1. Start de 3D-tekensoftware (Zie de tabel met materialen). Selecteer Nieuw | Deel | Effen en haal het vinkje weg met de standaardsjabloon. Selecteer part_solid in nieuwe Bestandsopties en klik op OK om een nieuwe interface te maken voor het instellen van een fysiek onderdeel model.
  2. Klik op onderdeel functie in de menu manager aan de rechterkant en selecteer maken | Solid | Voeg een blad toe. Selecteer in het vervolgkeuzemenu effen roteren | Gedaan. Klik op het spoor van de voorlopige schets. Selecteer het "voorste" vlak als het schets vlak en klik vervolgens op standaard onder SKET weergave.
  3. Selecteer de stippellijn op de rechter werkbalk van het venster en teken het bovenste gedeelte van het onderdeel in de tweedimensionale schets. De specifieke grootte is onderworpen aan de tweedimensionale tekening. Klik vervolgens op conformiteiten selecteer done in het uitsteeksel venster van uitsteeksel. Klik op het pictogram datum vlak .
  4. In menu beheer, selecteer maken | Solid | Blad toevoegenen roteren | Gedaan. Klik op bilateraal in het menu eigenschappen en klik op gereed.
  5. Klik op voorkant | Forward | Standaard en vervolgens datum vlak | Stippellijn om de dwarsdoorsnede van de haak van de buitenste Braam opening ring te construeren. Klik vervolgens op conformiteit gevolgd door gedaan in menu manager. Ingang "50" in de aangegeven richting [45.0000], en klik vervolgens op gedaan in het uitsteeksel venster en tenslotte, klik op de kleurplaat knop.
    Opmerking: de eenheid van de hoek is graden (°).
  6. Selecteer opnieuw definiëren in de onderdeel functie en klik op de lijnstructuur van de haak. Voer de commando sectie | Definiëren | Schets.
  7. Klik op het pictogram met de stippellijn , maak twee vierkante embossments op de haak sectie en voer vervolgens de opdracht OK | Gedaan | Kleuring.
  8. Klik op het pictogram datum-as en voer vervolgens de opdracht een datum invoegen | Kruis, klik op de middelste as van de lijnstructuur, klik op hoek in datum vlak en klik vervolgens op het "voorste" vlak in de lijnstructuur weergave. Klik op invoerwaarde in het menu verschuiving . Ingang "-45" in "hoek in aangegeven richting [45.0000].
    Opmerking: de eenheid van de hoek is graden (°).
  9. Klik op functies | Kopiëren | Mirror. Klik op de haak als het object en de invoer opdracht gedaan selecteren | Gedaan. Klik op het datum vlak om de kopie te voltooien. Evenzo worden de resterende twee haken op deze manier gekopieerd. Klik op concentrische cirkel maken om een cirkel met een straal van 7,23 mm te construeren, klik op de segmentering van primitieven op het pictogram geselecteerde punten om de onnodige lijnen van de cirkel te verwijderen.
  10. Klik op de knop ononderbroken lijn in de rechter werkbalk om een volledig buitenste wand gedeelte te maken. Voer vervolgens de opdracht in OK | Gedaan.
    Opmerking: de eenheid van de straal is millimeter (mm).
  11. Input "4" in Enter diepte, klik dan op kleuring. De commando spiegel invoeren | Gedaan. Klik vervolgens op het object en klik op gereed. Klik op het datum vlak om de kopie te voltooien.
  12. Voer het commando- exemplaar in | Spiegel | Gedaanen selecteer twee buitenste wanden in verschillende richtingen, klik op gereed om te voldoen. Klik op het datum vlak om de kopie te voltooien.
  13. De opdracht weergave invoeren | Model instellingen | Kleur en uiterlijk | Toevoegen. Pas de RGB-kleurschuifregelaar aan en stel de kleur in op bruin om de grafische details visueel weer te geven. Voer vervolgens de opdracht sluiten | Instellingen | OK.
  14. Klik op de knop om Verborgen lijnen te elimineren, klik op de concentrische cirkel maken, ga door met het maken van een buitenste rand op de buitenste muur, klik op de segmentering van primitieven op de knop geselecteerde punten om overtollige lijnen te verwijderen en klik op de Ononderbroken lijn knop om de nieuw toegevoegde buitenrand aan te sluiten op een complete sectie. Klik op OK.
  15. Input "0,8" in Inter diepte. Klik op OK in het venster uitsteeksel . In menu beheer, voer de opdracht copy | Spiegel | Gedaan. Klik op het object en klik op gereed. Invoer van de opdracht genereren benchmark | Offset.
    Opmerking: de eenheid van de diepte is millimeter (mm).
  16. Klik op de invoerwaarde in de verschuiving en voer "0,4" als de isometrisch van de opgegeven richtingen klik vervolgens op gereed.
    Opmerking: de eenheid van de offset is millimeter (mm).
  17. Voer het commando- exemplaar in | Spiegel | Klaaris, klikt u op de buitenste wand. Invoer van de opdracht gedaan selecteren | Gedaan. Klik op gereed selecteren en klik op gereed. Klik op de datum van de afbeelding om de kopie te voltooien. Op deze manier wordt de spiegel werking van de buitenste wand en de vierkante reliëf respectievelijk voltooid.
  18. Voer het commando bestand in | Kopieer, selecteer formaat opslaan als STL (* STL) in de vervolgkeuzelijst onderdeeltype, voer onderdeelnummer in en klik op OK.
  19. Stel in het dialoogvenster uitvoer STL de akkoord hoogte in op 0,006 en de hoek regelaar naar 0,00001. Invoer van de opdracht toepassen | OK.
  20. Gebruik dezelfde methoden als hierboven om het 3D-beeld van de binnenste ring te bouwen.

3.3D-printer gebruiken om het fysieke model van de Burr hole ring af te drukken

  1. De software voor het opsporen van modellen openen, de opdracht project invoeren | Open, kies een STL-bestand in het pop-upvenster bestand openen en klik vervolgens op openen. In deze software wordt een waarschuwing weergegeven als defecten in dit model worden gedetecteerd (Figuur 3). Repareer het model indien gevonden voordat u het afdrukt. Als er geen defecten zijn, klikt u op uitvoer.
  2. Nadat u hebt bevestigd dat de buitenste ring is voltooid, voert u het commando deel | Onderdeel exporteren | Als STL | Opslaan. Gebruik de bovenstaande instructies om de defecten van de binnenste ring te detecteren.
  3. Na de model detectie moet het afgedrukte pad worden ontworpen. Open de snijden-software, klik op bestand | Laad model bestand, klik op een STL-bestand en klik op openen om te importeren.
  4. Klik met de linker muisknop om het bewegende spoor van het onderdeel te kiezen, pas de positie van onderdelen aan. Stel aan de linkerzijde van het scherm de afdruksnelheid in op 30 mm/s, druk de temperatuur af op 210 °C en de bedtemperatuur tot 80 °C (Figuur 4).
  5. Klik op Toolpath naar SD om het bestand in gcode-indeling op te slaan om het afgedrukte pad te genereren (Figuur 3).
  6. Start de 3D-printers, klik op de Voorverwarmingknop op de Hoofdinterface, stel de voorverwarmings temperatuur van het bed in op 80 °c en de nozzle-temperatuur tot 210 °c. Klik op afdrukken wanneer de temperatuur stijgt tot de vooraf ingestelde waarde, selecteer het doelbestand en klik op bevestigen om het afdrukken te starten.
  7. De buitenste ring wordt eerst gedrukt (Figuur 5a). Nadat het onderste steun rooster is geconstrueerd, begint de druk mondstuk de buitenste ring verticaal laag te construeren (Figuur 5b-d). Dit proces duurt ongeveer 13 minuten.
  8. Nadat de buitenste ring is gevormd, blijft het mondstuk van de printer de binnenste ring aan de rechterkant maken (Figuur 5c, d), wat ongeveer 8 minuten duurt.
  9. Verwijder beide delen van het platform na het koelen en worden gevormd (Figuur 5e, f).

4. meting van de absolute fout

  1. Als u de absolute fout wilt meten, selecteert u vijf afgedrukte onderdelen willekeurig. Meet en noteer de parameters van elk onderdeel met Vernier remklauwen. Kies de meetnauwkeurigheid bij 0,02 mm.
  2. Bereken de gemiddelde fout van elk onderdeel en het fouten bereik van de absolute fout (Figuur 6a, b).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Drie weergaven van 2D-afbeeldingen werden gebouwd via commerciële CAD-software (Zie de tabel met materialen). In deze beelden zijn ook de praktische afmetingen en technische eisen toegevoegd (Figuur 1). Verder werden driedimensionale gegevens geconstrueerd (Figuur 2) en opgeslagen in STL-formaat (Figuur 3). Zoals weergegeven in Figuur 4, werden massieve onderdelen gebouwd op het platform van de printer. Het kiezen van vijf groepen van deze onderdelen, het absolute fout-en fout bereik werd berekend (Figuur 6a, b). Het resultaat toonde aan dat, in de buitenste ring, de maximale absolute fout en minimale absolute fout werden gevonden in de buitendiameter van de taille en in de dikte van de bovenkant respectievelijk. In de binnenste ring, de maximale absolute fout en de minimale absolute fout werden gevonden in de binnendiameter en de dikte van de bovenkant respectievelijk. Het totale fouten bereik bedroeg [0,00, 0,59] (Figuur 6a, b).

Het STL-bestand wordt verder geconverteerd naar het gcode-bestand in de snijden solfware. Daarna wordt het Gcode-bestand verzonden naar de 3D-printer met behulp van een SD-kaart. In de 3D-printer werd koolstofvezel gevoed via de toevoer haven. Een temperatuur regeleenheid werd gebruikt om het smelten van de koolstofvezel te regelen en de nozzle werd gebruikt om het vrijkomen van drukwerk te regelen en het solide model te construeren.

Figure 1
Figuur 1:2D beeld van Burr hole ring. (a-c) 2D-weergaven (vooraanzicht, linker-en bovenaanzicht) van de buitenste ring. (d-f) 2D-weergaven (vooraanzicht, linker aanzicht en bovenzijde, aanzicht) van de binnenste ring. Eenheid: mm. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 2
Afbeelding 2:3D-beeld van de Braam opening ring. (a-c) 3D-weergaven (vooraanzicht, linker-en bovenaanzicht) van de buitenste ring. (d-f) 3D-weergaven (vooraanzicht, linker-en bovenaanzicht) van de binnenste ring. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: het stroomdiagram voor het opbouwen van een Burr hole ring via 3D printen. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: het proces van het snijden van de Burr hole ring door het snijden van solfware. In de snijden solfware, het STL-model werd gesneden in 0,1 mm dikke lagen (de zwarte Effen pijlen). Parameters zoals snelheid en temperatuur werden als volgt ingesteld (rode doos): afdruksnelheid bij 30 mm/s, afdruk temperatuur bij 210 °C en bed temperatuur bij 80 °C. Ten slotte hebben we op Save toolpathgedrukt en het STL-bestand is direct geconverteerd naar gcode-bestanden voor 3D-printen. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: het voorbeeld van het bouwen van een Burr hole ring via 3D printen. (a) De effen pijl aan de linkerzijde gaf het mondstuk aan en de effen pijl aan de rechterkant toonde de ontroerende buildplate, die werd gebruikt om het solide model te hosten. b) de buitenste ring (de massieve pijl) werd op de ontroerende bouwplaat geconstrueerd. (c) de binnenste ring werd gebouwd op de ontroerende bouwplaat (de massieve pijl). d) de binnenring werd aan de rechterkant van het bed (de massieve pijl) gebouwd. (e-f) Voorbeeld van de binnenste ring en de buitenste ring (de effen pijl) na het polijsten. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 6
Figuur 6: meting van de absolute fout. a) het absolute fout-en fout bereik van de buitenste ringen (AE = | MV-SV |; belangrijkste structuren: (1) buitendiameter van de bovenkant; (2) buitendiameter van de taille; (3) dikte van het hoofd lichaam; (4) dikte van de bovenkant; (5) breedte van de haak; (6) binnendiameter van de bovenzijde). b) het absolute fouten-en fout bereik van BINNENRINGEN (AE = | MV-SV |; belangrijkste structuren: (1) buitendiameter van de top; (2) buitendiameter van de bodem; (3) inwendige diameter; (4) totale hoogte; (5) dikte van de bodem; (6) dikte van de bovenkant. P = deel, MV = gemeten waarden, SV = standaardwaarden, AE = absolute fout, ER = fout bereik. Nauwkeurigheid = 0,02 mm; Eenheid = mm. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Aanvullend bestand 1: buitenste Braam opening ring. Klik hier om dit bestand te bekijken. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden.)

Aanvullend bestand 2: binnenste Braam opening ring. Klik hier om dit bestand te bekijken. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden.)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Deze resultaten toonden aan dat de gebruikte software haalbaar was om 3D-modellen van Burr hole Rings te bouwen (Figuur 1 en Figuur 2), en 3D-printen kan worden gebruikt om solide modellen met aangewezen materialen te bouwen (Figuur 4). In termen van de grootte van het vaste model was er een absolute fout van 0 tot 0,59 mm, bepaald door de meting door de Vernier remklauwen (Figuur 6). Tot op zekere hoogte is de fout onvermijdelijk, omdat een dergelijke absolute fout afkomstig is van vele factoren, zoals de kwaliteit van het druk instrument. Industriële printers kunnen een betere precisie hebben. Bovendien, bij het bouwen van kleinere en preciezere delen, de absolute fout is duidelijker. In het algemeen, zoals weergegeven in Figuur 3, is het proces dat het model bouwde en het solide model verder vormde door 3D-printen effectief en haalbaar. Hoewel er een absolute fout is, kan een dergelijke fout worden verminderd door de kwaliteit van de printers te verbeteren en de afdrukparameters nauwkeurig aan te passen.

Een innovatieve Burr hole ring voor DBS werd eerder gepubliceerd11. In deze studie werd hetzelfde model toegepast als voorbeeld om het systematische proces van het maken van de gerelateerde implantaten verder aan te tonen. Momenteel hanteert modelbouw in de beperkte klinische toepassing van 3D-printen in het algemeen twee methoden: ten eerste is CAD-modellering gebruikt om 3D-modellen te genereren voor verdere 3D-afdrukbewerkingen12. Ten tweede is Imaging data (zoals in het formaat van DICOM) gebruikt om de botstructuur van patiënten te reconstrueren in driedimensionale modellen volgens CT-en MRI-gegevens. Na het renderen kunnen de gegevens verder worden omgezet in bewerkbare STL-bestanden, en dan kan de zeer gesimuleerde anatomische structuur worden geproduceerd door 3D-printen12,13,14. Op dezelfde manier kan het patchen of implanteren van materialen die uitermate geschikt zijn voor morfologie, worden ontworpen volgens de anatomische structuur van driedimensionale reconstructie15,16,17. Deze methode is toegepast in cranioplastiek. Een eerdere studie toonde Titanium Skull patches gebouwd door 3D Printing Technology6. Hoewel het gebruik van 3D-afdruktechnologie om Burr-gatringen te construeren via geloofwaardige stromings visualisatie in deze studie mogelijk, heeft deze modelleringsmethode bepaalde beperkingen in de praktijk.

Anders dan de traditionele productie van Burr hole Rings, stelde deze studie voor om 3D-printen te gebruiken om deze implanteerbare delen te construeren. Eigenlijk, traditionele producten zijn meestal uniform in grootte, die niet van toepassing op sommige patiënten met schedel vorm variatie en hoofdhuid atrofie. De toepassing van 3D-printen zou mogelijk de implantaten op maat voor verschillende patiënten bieden. Eerdere studies hebben voorgesteld en uitgevoerd de toepassing van 3D-printen om schedel fragmenten voor schedel defect herstelling te produceren, en heeft zijn permanente effect laten zien6. De werkzaamheid van DBS voor functionele neurochirurgische aandoeningen is alom erkend (zoals de ziekte van Parkinson, dyskinesie)18,19,20, maar de populariteit van deze behandeling is beperkt, wat het resultaat kan zijn van de economische last als gevolg van hoge verbruikskosten. Producten gemaakt door 3D Printing hebben de voordelen van een hoge productie-efficiëntie, lage kosten en maatwerk, wat 3D-printen van groot potentieel in het veld maakt. De ontwikkeling en toepassing van deze technologie kan meer patiënten voorzien van de mogelijkheid om DBS chirurgie te krijgen. Er zijn echter weinig rapporten over het gebruik van 3D-printen om verbruiksartikelen voor DBS in de literatuur te produceren.

Bovendien kan de Burr hole ring opgebouwd door 3D Printing andere voordelen hebben. Dit snelle prototype product kan worden gebruikt voor preoperatieve demonstratie, die patiënten en hun families beter informeert over de procedure van de implantatie van elektroden en het effectief verbeteren van de communicatie met de arts-patiënt. Clinici kunnen preoperatieve simulatie en chirurgische training uitvoeren via 3D-gedrukte producten om de simulatie van DBS-chirurgie te maximaliseren, wat hun chirurgische vaardigheden effectief zal verbeteren. In de chirurgische behandeling van cerebrovasculaire tumoren en cranioplastiek, 3D gedrukte producten zijn toegepast op chirurgische opleiding2,5.

Deze studie gebruikte koolstofvezel, die een goede sterkte en taaiheid heeft, als het drukmateriaal om het productieproces van 3D-printen te tonen. In de praktijk moeten veel factoren van implantaat materiaal worden overwogen. Ten eerste, of het implantaat heeft uitstekende desinfectie prestaties en kan zijn eigenschappen onveranderd onder ethyleenoxide en hete stoom voor een lange tijd12. Ten tweede, implantaten moeten goede biocompatibiliteit hebben en kunnen worden geplaatst voor een lange tijd zonder afwijzigheid door het lichaam. Ten derde moeten implantaten een uitstekende mechanische sterkte, taaiheid en chemische bestendigheid hebben.

In deze studie werd de bouw van een Burr hole ring als voorbeeld gedemonstreerd om het proces systematisch te beschrijven, van modelleren tot 3D printen. Dit is een compleet proces voorbeeld. In de toekomst moet het gebruik van CAD-software, Imaging gegevens (bijv. DICOM) en 3D-printen om de Burr hole ring te construeren worden aangemoedigd. Zoals hierboven vermeld, kan 3D-reconstructie van DICOM-gegevens verkregen door Imaging verder worden omgezet in STL-bestanden die kunnen worden gebruikt voor 3D-printen. Dit is ook de mainstream modellering methode in klinische scenario's12,13. Deze methode is niet toegepast in de DBS-operatie.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Dit werk wordt ondersteund door subsidies uit het Fonds voor Natuurwetenschappen van de provincie Guangdong (No. 2017A030313597) en Southern Medical University (No. LX2016N006, nee. 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