Impression tridimensionnelle de plaques de titane spécifiques au patient dans la chirurgie de la mâchoire : une étude pilote (3DJP16)

L'ostéosynthèse par plaque est la philosophie de base du maintien de la stabilisation squelettique en chirurgie de la mâchoire. De nombreux systèmes d'ostéosynthèse de marque sont disponibles et la plupart d'entre eux sont fabriqués à partir de titane pur ou d'alliages de titane avec des spécifications de construction standard. Habituellement, ces plaques de titane doivent être pliées et arquées pour mieux correspondre au contour tridimensionnel des os de la mâchoire ancrés. Cependant, le pliage optimal de la plaque de titane est parfois difficile et prend du temps, en particulier pour les chirurgiens inexpérimentés et dans les cas compliqués. Une flexion excessive pourrait également initier des contraintes résiduelles et potentiellement aggraver les propriétés mécaniques des plaques de titane(1).

L'impression tridimensionnelle (3D), ou fabrication additive, s'est bien développée dans la fabrication de matériaux personnalisés à partir de fichiers numériques générés par ordinateur. Ces dernières années, l'impression 3D d'implants médicaux spécifiques au patient a évolué avec la nouvelle technologie de fusion sur lit de poudre, qui a permis la fusion des métaux et la mise en forme des dispositifs(2). En septembre 2015, la prothèse de hanche innovante imprimée en 3D en Chine a été certifiée commercialement par la State Food and Drug Administration de Chine. En février 2016, le premier implant de plaque crânienne/craniofaciale en titane imprimé en 3D spécifique au patient au monde a obtenu l'approbation de la Food and Drug Administration des États-Unis. Au-delà de cela, un certain nombre d'autres implants imprimés ont montré d'excellentes performances dans la recherche clinique. Ces implants médicaux imprimés sont majoritairement en titane pur ou en alliage Ti6Al4V, qui présentent une bonne résistance à la fatigue et à la corrosion et sont considérés comme le métal le plus biocompatible(3). S'appuyant sur des données d'imagerie individualisées, les implants imprimés sont spécifiques au patient et s'adaptent précisément aux structures anatomiques. Étant donné que la fabrication additive est finalement différente des opérations de production conventionnelles en plusieurs étapes, elle pourrait réduire les coûts et les délais, en particulier dans l'impression de dispositifs complexes pour des cas individualisés. Alors que dans les applications cliniques, l'impression 3D d'implants personnalisés devrait faciliter l'opération chirurgicale, réduire la durée d'application et améliorer la précision de la restauration(4). Il est prévu que l'application de la technique d'impression 3D dans le domaine médical pourrait apporter une autre avancée majeure vers la médecine personnalisée (5). De nombreux autres implants médicaux personnalisés seront approuvés à l'avenir à travers le monde.

Avec l'avènement de la fabrication additive métallique, les plaques de titane spécifiques au patient imprimées en 3D ont été fabriquées avec succès. En 2012, Per Derand et al. ont rapporté la première application de plaques de titane imprimées en 3D avec le flux de travail établi depuis l'imagerie, via la conception virtuelle, jusqu'à la fabrication d'un guide de coupe et de plaques de reconstruction en titane personnalisées, et son utilité dans la chirurgie de reconstruction mandibulaire basée sur le péroné. Les plaques pré-imprimées ont facilité l'opération et réduit la durée de l'opération d'environ une demi-heure bien que la précision postopératoire de l'os greffé ait été modeste par rapport à la planification virtuelle (6). Parallèlement, Leonardo Ciocca et al. ont rapporté la conception et la fabrication assistées par ordinateur pour guider la reconstruction mandibulaire secondaire d'un défaut de discontinuité impliquant l'utilisation du guide chirurgical et de la plaque de reconstruction en titane imprimée dans le transfert chirurgical de la planification virtuelle (7). En 2013, Simona Mazzoni et Leonardo Ciocca et al. ont appliqué le même protocole chirurgical dans un groupe d'étude de sept patients en reconstruction mandibulaire et ont comparé ses avantages avec la technique standard de pré-placage sur des modèles stéréolithographiques dans un groupe témoin. Les résultats ont révélé que le protocole chirurgical assisté par ordinateur était viable pour reproduire le contour anatomique des patients, donnant au chirurgien un meilleur contrôle procédural et réduisant le temps de procédure(8). En 2015, Simona Mazzoni et al. a développé la technique de conception et de fabrication assistée par ordinateur dans la fabrication de guides de coupe chirurgicaux et de plaques de fixation en titane dans la chirurgie de repositionnement du maxillaire supérieur sans plaquette occlusale. Le résultat de l'étude a confirmé la grande précision du transfert de la planification virtuelle à l'aide des guides chirurgicaux et des plaques de fixation(9).

En passant en revue la littérature, l'application de l'impression 3D de plaques de fixation en titane dans la chirurgie de la mâchoire n'est actuellement disponible que dans deux centres : le département de chirurgie maxillo-faciale de l'hôpital S Orsola Malpighi en Italie et le département de chirurgie buccale et maxillo-faciale de l'université de Lund en Suède(6 ,7). Les travaux préliminaires publiés ont prouvé la perspective des plaques de titane imprimées en 3D dans la promotion de la chirurgie de reconstruction mandibulaire et de la chirurgie orthognathique du maxillaire supérieur, bien que leurs plaques de titane imprimées semblaient plutôt volumineuses et que la taille des échantillons soit petite et qu'il manque encore d'essais contrôlés randomisés qualifiés entre les imprimés et les plaques de titane conventionnelles. Pour mieux profiter de l'essor de l'impression 3D dans le domaine de la santé, nous développerons un nouveau protocole de conception et de fabrication en imprimant des plaques de fixation personnalisées, qui seront conçues dans des conditions de chargement spécifiques et s'adapteront parfaitement aux structures anatomiques de la mâchoire. Il est impératif de mener une étude de faisabilité en explorant l'application de l'impression 3D de plaques de fixation en titane en chirurgie de la mâchoire sur la base de nos patients.