Tredimensionel udskrivning af patientspecifikke titanplader i kæbekirurgi: en pilotundersøgelse (3DJP16)

Pladeosteosyntese er den grundlæggende filosofi i at opretholde skeletstabilisering ved kæbekirurgi. Adskillige mærkevarer osteosyntese systemer er tilgængelige, og de fleste af dem er lavet af rent titanium eller titanlegeringer med standard konstruktion specifikationer. Normalt skal disse titanium plader bøjes og buede for bedre at matche den tredimensionelle kontur af forankrede kæbeknogler. Imidlertid er den optimale bøjning af titaniumpladen nogle gange vanskelig og tidskrævende, især for de uerfarne kirurger og i komplicerede tilfælde. Overdreven bøjning kan også initiere resterende spænding og potentielt forværre de mekaniske egenskaber af titaniumplader(1).

Den tredimensionelle (3D) udskrivning, eller additiv fremstilling, er blevet veludviklet til at fremstille tilpassede materialer fra de computergenererede digitale filer. I de senere år har 3D-printning af patientspecifikke medicinske implantater udviklet sig med den nyopståede teknologi til pulverbedfusion, som muliggjorde smeltning af metaller og yderligere formgivning af enheder(2). I september 2015 blev Kinas innovative 3D-printede hofteledsprotese kommercielt certificeret af Kinas State Food and Drug Administration. I februar 2016 fik verdens første 3D-printede patientspecifikke kraniale/kraniofaciale pladeimplantat af titanium den amerikanske fødevare- og lægemiddeladministration godkendt. Ud over det har en række andre trykte implantater vist fremragende ydeevne i klinisk forskning. Disse trykte medicinske implantater er hovedsageligt af rent titanium eller Ti6Al4V-legering, som udviser god modstandsdygtighed over for træthed og korrosion og betragtes som det mest biokompatible metal(3). Baseret på individualiserede billeddata er de printede implantater patientspecifikke og tilpasser sig de anatomiske strukturer præcist. Da den additive fremstilling i sidste ende er forskellig fra den konventionelle flertrinsproduktion, kan det reducere omkostninger og gennemløbstider, især ved udskrivning af komplekse enheder til individualiserede sager. Mens det er i kliniske applikationer, forventes 3D-print af skræddersyede implantater at lette kirurgisk operation, reducere applikationsvarighed og forbedre præcis restaurering(4). Det forudsiges, at anvendelsen af ​​3D-printteknik på det medicinske område kan bringe endnu et stort fremskridt hen imod personlig medicin(5). Mange flere skræddersyede medicinske implantater vil blive godkendt i fremtiden over hele verden.

Med fremkomsten af ​​metaladditivfremstilling er de 3D-printede patientspecifikke titaniumplader blevet fremstillet med succes. I 2012 har Per Derand et al. rapporterede den første anvendelse af 3D-printede titanium plader med det etablerede workflow fra billeddannelse, via virtuelt design, til fremstilling af skæreguide og tilpassede titanium rekonstruktionsplader, og dets anvendelighed i fibula-baserede mandibular rekonstruktionskirurgi. De fortrykte plader lettede operationen og reducerede operationsvarigheden omkring en halv time, selvom den postoperative nøjagtighed af den transplanterede knogle var beskeden sammenlignet med den virtuelle planlægning(6). Samtidig har Leonardo Ciocca et al. rapporterede computerstøttet design og fremstilling til styring af sekundær mandibular rekonstruktion af en diskontinuitetsdefekt, der involverede anvendelsen af ​​den kirurgiske guide og den trykte titanium rekonstruktionsplade i kirurgisk overførsel af virtuel planlægning(7). I 2013, Simona Mazzoni og Leonardo Ciocca et al. anvendte den samme kirurgiske protokol i en undersøgelsesgruppe af syv mandibular rekonstruktionspatienter og sammenlignede dens fordele med standard pre-plating teknikken på stereolitografiske modeller i en kontrolgruppe. Resultaterne afslørede, at den computerstøttede kirurgiske protokol var levedygtig til at reproducere patienternes anatomiske kontur, hvilket gav kirurgen bedre procedurekontrol og reducerede proceduretiden(8). I 2015, Simona Mazzoni et al. videreudviklede den computerstøttede design- og fremstillingsteknik til fremstilling af kirurgiske skæreguider og titaniumfikseringsplader i øvre maxilla repositionskirurgi uden en okklusal wafer. Undersøgelsesresultatet bekræftede den høje nøjagtighed i overførsel af den virtuelle planlægning ved at bruge de kirurgiske guider og fikseringsplader(9).

Ved gennemgang af litteraturen er anvendelsen af ​​3D-printning af titanium fikseringsplader i kæbekirurgi kun tilgængelig på to centre i øjeblikket: Kæbekirurgisk afdeling på S Orsola Malpighi Hospital i Italien og Oral and Maxillofacial Surgery Department ved Lund Universitet i Sverige(6) ,7). Det offentliggjorte foreløbige arbejde har bevist udsigten til 3D-printede titaniumplader til at fremme mandibular rekonstruktionskirurgi og øvre maxilla ortognatisk kirurgi, selvom deres trykte titaniumplader så ret omfangsrige ud, og prøvestørrelserne var små, og der er stadig mangel på kvalificerede randomiserede kontrollerede forsøg mellem trykte og de konventionelle titanium plader. For bedre at kunne drage fordel af den spirende brug af 3D-print i sundhedsvæsenet, vil vi udvikle en ny design- og fremstillingsprotokol til udskrivning af tilpassede fikseringsplader, som vil blive designet under specifikke belastningsforhold og perfekt tilpasse sig de anatomiske strukturer i kæben. Det er bydende nødvendigt at gennemføre en feasibility-undersøgelse i at udforske anvendelsen af ​​3D-print af titanium fikseringsplader i kæbekirurgi baseret på vores patienter.