ביצוע הדפסה תלת ממדית בבניית טבעת חור בר לשתלים במוח עמוק
Summary
כאן, אנו מציגים פרוטוקול להדגים הדפסה תלת-ממדית בבניית שתלי גירוי מוחי עמוק.
Abstract
הדפסה תלת ממדית הוחלה באופן נרחב בתחום הרפואי מאז שנות השמונים, בעיקר בניתוח, כגון סימולציה מראש, למידה אנטומית והכשרה כירורגית. זה מעלה את האפשרות של שימוש 3D הדפסה כדי לבנות שתל נוירוניתוחי. העבודות הקודמות שלנו לקחו את הבנייה של הטבעת חור בגולגולת כדוגמה, תיאר את התהליך של שימוש בתוכנות כמו עיצוב בעזרת מחשב (CAD), Pro/מהנדס (Pro/E) ו-3D מדפסת לבנות מוצרים פיזיים. כלומר, יש צורך בשלושה צעדים, ציור של תמונה דו-ממדית, בניית תמונת תלת-ממד של טבעת חור בגולגולת, ושימוש במדפסת תלת-ממדית להדפסת הדגם הפיזי של טבעת החור בגולגולת. פרוטוקול זה מראה כי טבעת חור בר עשוי סיבי פחמן יכול להיות יצוק במהירות ובדייקנות על ידי הדפסה 3D. זה ציין כי הן CAD ו Pro/E תוכנות ניתן להשתמש כדי לבנות את הטבעת חור בר באמצעות שילוב עם נתונים הדמיה קלינית להחיל עוד 3D הדפסה כדי להפוך את מתכלים בודדים.
Introduction
הדפסה תלת ממדית הוחלה בתחום הרפואי מאז שנות ה-80, במיוחד בניתוח להדמיה מבצעית, למידה אנטומית ואימון כירורגי1. לדוגמה, בפעולות השדרתי, סימולציה מראש ניתן לנהל באמצעות 3D מודפס כלי דם דגמי2. עם פיתוח של הדפסה תלת-ממדית, מרקם, טמפרטורה, מבנה ומשקל של כלי דם מוחין יכול להיות מדומה במידה הרבה ביותר של תרחישים קליניים. מתלמדים יכולים לבצע פעולות כירורגיות כגון חיתוך והעצמה על מודלים כאלה. ההכשרה הזאת חשובה מאוד. למנתחים3,4,5 כיום, תיקוני טיטניום שנוצרו על ידי הדפסה 3D יש גם בהדרגה הוחל6, מאז תותבות הגולגולת שפותחה על ידי הדפסה 3d לאחר הדמיה ושחזור מאוד conformal. עם זאת, פיתוח ויישום של הדפסה 3D ב נוירוכירורגיה עדיין מוגבל.
הטבעת חור בר, כחלק של התקן קיבוע העופרת, נעשה שימוש נרחב גירוי מוחי עמוק (DBS)7,8,9,10. עם זאת, טבעות חור הבור הנוכחי נעשים על ידי יצרני המכשיר הרפואי על פי מפרטים ומידות אחיד. הטבעת הסטנדרטית של בור הגולגולת אינה מתאימה תמיד לכל התנאים, כגון מומים מגולגלות וניוון קרקפת. זה עשוי להגביר את חוסר הוודאות של הפעולה ולהפחית את הספיחה. הופעתה של הדפסה 3D מאפשר לפתח אישית טבעות חור בר עבור חולים בתרחישים קליניים5. במקביל, טבעת חור בר, אשר אינו קל להשגה, אינו מסיע הפגנה נרחבת לפני הניתוח ואימון כירורגי1.
כדי לטפל בבעיות שהוזכרו לעיל, הצעתי לבנות טבעת חור בר עם הדפסה תלת-ממדית. מחקר קודם במעבדה שלנו תיאר טבעת חור חדשני בגולגולת עבור DBS11. במחקר זה, טבעת זו חור חדשני ייחשב דוגמה מצוינת להפגין את תהליך הייצור המפורט. לכן, מטרת מחקר זה היא לספק תהליך מידול ותהליך טכני מפורט של בניית טבעת בור מוצק בגולגולת באמצעות הדפסה תלת-ממדית.
Protocol
Representative Results
Discussion
תוצאות אלה הראו כי התוכנה בשימוש היו מעשית מעשית לבנות דגמי תלת-ממד של טבעות חור בר (איור 1 ואיור 2), והדפסה 3d ניתן להשתמש כדי לבנות דגמים מוצקים עם חומרים ייעודיים (איור 4). במונחים של גודל המודל המוצק, אירעה שגיאה מוחלטת בין 0 ל-0.59 מ”מ שנקבעה באמ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכת על ידי מענקים מקרן המדע הטבעי של פרובינצית גואנג-דונג (No. 2017A030313597) ו האוניברסיטה הדרום רפואי (לא. . LX2016N006, לא KJ20161102).
Materials
| 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 |
References
- 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).
- 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).
- Chae, M. P., et al. Emerging Applications of Bedside 3D Printing in Plastic Surgery. Frontiers in Surgery. 2, 25 (2015).
- 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).
- Kimura, T., et al. Simulation of and training for cerebral aneurysm clipping with 3-dimensional models. Neurosurgery. 65 (4), 719-725 (2009).
- 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).
- Ray, C. D. Burr-hole ring-cap and electrode anchoring device. Technical note. Journal of Neurosurgery. 55 (6), 1004-1006 (1981).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lan, Q., et al. Development of Three-Dimensional Printed Craniocerebral Models for Simulated Neurosurgery. World Neurosurgery. 91, 434-442 (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Moreau, C., et al. STN-DBS frequency effects on freezing of gait in advanced Parkinson disease. Neurology. 71 (2), 80-84 (2008).
- Oyama, G., et al. Unilateral GPi-DBS as a treatment for levodopa-induced respiratory dyskinesia in Parkinson disease. Neurologist. 17 (5), 282-285 (2011).
