Potilaskohtaisten titaanilevyjen kolmiulotteinen tulostus leukakirurgiassa: pilottitutkimus (3DJP16)

Levyjen osteosynteesi on perusfilosofia luuston stabiloinnin ylläpitämisessä leukakirurgiassa. Saatavilla on lukuisia merkkituotteita sisältäviä osteosynteesijärjestelmiä, ja useimmat niistä on valmistettu puhtaasta titaanista tai titaaniseoksista, joilla on vakiorakenne. Yleensä näitä titaanilevyjä tulee taivuttaa ja kaareuttaa, jotta ne vastaisivat paremmin ankkuroitujen leukaluiden kolmiulotteisia muotoja. Titaanilevyn optimaalinen taivutus on kuitenkin toisinaan vaikeaa ja aikaa vievää erityisesti kokemattomille kirurgeille ja monimutkaisissa tapauksissa. Liiallinen taivutus voi myös aiheuttaa jäännösjännitystä ja mahdollisesti huonontaa titaanilevyjen mekaanisia ominaisuuksia (1).

Kolmiulotteinen (3D) tulostus tai additiivinen valmistus on kehittynyt hyvin räätälöityjen materiaalien valmistamisessa tietokoneella luoduista digitaalisista tiedostoista. Viime vuosina potilaskohtaisten lääketieteellisten implanttien 3D-tulostus on kehittynyt uuden jauhepetifuusioteknologian myötä, joka mahdollisti metallien sulatuksen ja laitteiden edelleen muotoilun(2). Syyskuussa 2015 Kiinan valtion elintarvike- ja lääkevirasto sertifioi kaupallisesti Kiinan innovatiiviselle 3D-tulostetulle lonkkanivelproteesille. Helmikuussa 2016 maailman ensimmäinen 3D-tulostettu potilaskohtainen titaani-kallo-/kallo-kasvolevyimplantti sai Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkeviraston hyväksynnän. Tämän lisäksi monet muut painetut implantit ovat osoittaneet erinomaista suorituskykyä kliinisissä tutkimuksissa. Nämä painetut lääketieteelliset implantit ovat pääosin puhtaasta titaanista tai Ti6Al4V-seoksesta, jotka kestävät hyvin väsymistä ja korroosiota ja joita pidetään bioyhteensopivimpana metallina(3). Painetut implantit ovat yksilölliseen kuvantamistietoon perustuvia potilaskohtaisia ​​ja mukautuvat tarkasti anatomisiin rakenteisiin. Koska lisäainevalmistus eroaa viime kädessä tavanomaisista monivaiheisista tuotantotoiminnoista, se voi vähentää kustannuksia ja läpimenoaikoja erityisesti tulostettaessa monimutkaisia ​​laitteita yksilöllisiin tapauksiin. Kliinisissä sovelluksissa räätälöityjen implanttien 3D-tulostuksen odotetaan helpottavan kirurgista leikkausta, lyhentävän levityksen kestoa ja parantavan tarkkaa restaurointia(4). On ennustettu, että 3D-tulostustekniikan soveltaminen lääketieteen alalla voi viedä uuden suuren edistyksen kohti yksilöllistä lääketiedettä(5). Tulevaisuudessa hyväksytään monia muita räätälöityjä lääketieteellisiä implantteja ympäri maailmaa.

Metallin lisäainevalmistuksen myötä 3D-tulostetut potilaskohtaiset titaanilevyt on valmistettu onnistuneesti. Vuonna 2012 Per Derand et al. raportoi 3D-tulostettujen titaanilevyjen ensimmäisestä sovelluksesta vakiintuneella työnkululla kuvantamisesta virtuaalisen suunnittelun kautta leikkausohjaimen ja räätälöityjen titaanilevyjen valmistukseen ja sen hyödyn pohjeluupohjaisessa leuan rekonstruktiokirurgiassa. Esipainetut levyt helpottivat leikkausta ja lyhensivät leikkauksen kestoa noin puoli tuntia, vaikka siirretyn luun jälkeinen tarkkuus oli vaatimaton verrattuna virtuaaliseen suunnitteluun(6). Samaan aikaan Leonardo Ciocca et ai. raportoi tietokoneavusteisesta suunnittelusta ja valmistuksesta, joka ohjaa epäjatkuvuusvian toissijaista alaleuan rekonstruktiota, johon sisältyy kirurgisen oppaan ja painetun titaanirekonstruktiolevyn käyttö virtuaalisen suunnittelun kirurgisessa siirtämisessä(7). Vuonna 2013 Simona Mazzoni ja Leonardo Ciocca et al. käytti samaa kirurgista protokollaa tutkimusryhmässä, jossa oli seitsemän alaleuan rekonstruktiopotilasta, ja vertasi sen etuja standardinmukaiseen preplating-tekniikkaan stereolitografisissa malleissa kontrolliryhmässä. Tulokset osoittivat, että tietokoneavusteinen kirurginen protokolla oli käyttökelpoinen toistamaan potilaiden anatomiset ääriviivat, mikä antoi kirurgille paremman toimenpiteen hallinnan ja lyhensi toimenpideaikaa (8). Vuonna 2015 Simona Mazzoni et al. kehitti edelleen tietokoneavusteista suunnittelu- ja valmistustekniikkaa kirurgisten leikkausohjainten ja titaanikiinnityslevyjen valmistuksessa yläleuan uudelleenasemointikirurgiassa ilman okklusaalikiekkoja. Tutkimustulos vahvisti suuren tarkkuuden virtuaalisuunnittelun siirtämisessä käyttämällä kirurgisia ohjaimia ja kiinnityslevyjä(9).

Kirjallisuutta tarkasteltaessa voidaan todeta, että titaanikiinnityslevyjen 3D-tulostuksen soveltaminen leukakirurgiassa on tällä hetkellä saatavilla vain kahdessa keskuksessa: S Orsola Malpighin sairaalan leukakirurgian osastolla Italiassa ja Lundin yliopiston suu- ja leukakirurgian osastolla Ruotsissa(6). ,7). Julkaistu alustava työ on osoittanut 3D-tulostettujen titaanilevyjen mahdollisuudet edistää alaleuan rekonstruktiokirurgiaa ja yläleuan ortognaattista leikkausta, vaikka niiden painetut titaanilevyt näyttivät melko isoilta ja otoskoot olivat pieniä ja päteviä satunnaistettuja kontrolloituja tutkimuksia ei vielä ole. painetut ja perinteiset titaanilevyt. Hyötyäksemme paremmin 3D-tulostuksen kasvavasta käytöstä terveydenhuollossa, kehitämme räätälöityjen kiinnityslevyjen tulostamiseen uuden suunnittelu- ja valmistusprotokollan, joka suunnitellaan erityisissä kuormitusolosuhteissa ja mukautuu täydellisesti leuan anatomisiin rakenteisiin. On välttämätöntä tehdä toteutettavuustutkimus titaanikiinnityslevyjen 3D-tulostuksen soveltamisesta leukakirurgiassa potilaidemme perusteella.