Summary

深層脳刺激インプラント用バリ穴リング構築における3Dプリンティングの応用

Published: September 07, 2019
doi:

Summary

ここでは、深層脳刺激インプラントの構築における3Dプリンティングを実証するプロトコルを紹介する。

Abstract

3Dプリンティングは、1980年代から医療分野、特に術前シミュレーション、解剖学学習、外科研修などの分野で広く応用されてきました。これは神経外科インプラントを構築するために3D印刷を使用する可能性を高める。これまでの研究では、バリ穴リングの構築を例に、コンピュータ支援設計(CAD)、プロ/エンジニア(Pro/E)、3Dプリンターなどのソフトウェアを使用して物理製品を構築するプロセスを説明しました。すなわち、合計3つのステップが必要であり、2D画像の描画、バリ穴リングの3D画像の構築、および3Dプリンタを使用してバリ穴リングリングの物理モデルを印刷する。このプロトコルは、炭素繊維で作られたバリ穴リングが3Dプリンティングによって迅速かつ正確に成形できることを示しています。これは、CADとPro/Eソフトウェアの両方が臨床画像データと統合することによりバリ穴リングを構築するために使用することができ、さらに個々の消耗品を作るために3Dプリンティングを適用できることを示しました。

Introduction

3Dプリンティングは、1980年代から医療分野で、特に術前シミュレーション、解剖学学習、外科トレーニング1の手術に適用されています。例えば、脳血管操作では、3Dプリント血管モデル2を用いて術前シミュレーションを行うことができる。3Dプリンティングの開発により、脳血管の質感、温度、構造、重量を臨床シナリオの最大限の範囲でシミュレートすることができます。研修生はそのようなモデルの切断および締め金締め金取りのような外科操作を行うことができる。この訓練は外科医3、4、5のために非常に重要である。現在、3Dプリンティングによって形成されたチタンパッチも徐々に適用されています6,イメージングと再構成後に3Dプリンティングによって開発された頭蓋骨の補綴物は、非常にコンフォーマルです.しかし、神経外科における3Dプリンティングの開発と応用はまだ限られている。

バリ穴リングは、鉛固定装置の一部として、深部脳刺激(DBS)7、8、9、10で広く使用されている。しかし、現在のバリ穴リングは、統一された仕様と寸法に従って医療機器メーカーによって作られています。この標準的なバリ穴リングは、頭蓋骨の奇形や頭皮の萎縮など、すべての条件に常に適しているわけではありません。これは、操作の不確実性を増加させ、アキュラを減らす可能性があります。3Dプリンティングの出現により、臨床シナリオ5の患者のための個別のバリ穴リングを開発することが可能になります。同時に、入手が容易ではないバリ穴リングは、広範な術前デモンストレーションおよび外科的訓練1を助長しない。

上記の問題に対処するため、3Dプリンティングを用いてバリ穴リングを構築することを提案した。私たちの研究室での以前の研究では、DBS11のための革新的なバリ穴リングを説明しました.本研究では、この革新的なバリ穴リングは、詳細な製造プロセスを示す優れた例とみなされます。そこで本研究の目的は、3Dプリンティングを用いて固体バリ穴リングを構築するモデリングプロセスと詳細な技術プロセスを提供することです。

Protocol

1. バリ穴リングの2次元(2D)画像を描画する 2D コンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアを開き、グラフィカル ドキュメントを作成します。 [描画] をクリックします |図面上に実線を描いた参照点を線と描画します。[変更] をクリックします |[オフセット]を表示し、コマンド ラインに特定のオフセット距離を入力します。 オブジェクトをクリッ?…

Representative Results

2D画像の3つのビューは、商用CADソフトウェアを介して構築されました(材料の表を参照)。これらの画像では、実用的なサイズと技術的要件も追加されています (図 1)。また、3次元データを(図2)で構築し、STL形式で保存した(図3)。図4に示すように、固体部品はプリン?…

Discussion

これらの結果から、使用するソフトウェアはバリ穴リングの3Dモデル(図1および図2)を構築するために実用的であり、3Dプリンティングを使用して指定された材料を用いた固体モデルを構築できることが示された(図4)。固体モデルの大きさに関しては、Vernierキャリパーによる測定によって決定された0から0.59 mmまでの絶対誤差?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この研究は、広東省自然科学基金(No.2017A030313597)と南部医科大学(No.LX2016N006、いいえ。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 

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Cite This Article
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).

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