Оценка поверхности контакта между замыкательной пластинкой позвонка и пациентом, напечатанным на 3D-принтере.

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 12505 (2022 г.) Цитировать эту статью

936 Доступов

1 Цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Биомеханическое исследование. Оценить характеристики контактной поверхности 3D-печатных индивидуальных клеток для пациентов с использованием 3D-реконструкций концевых пластинок, полученных с помощью компьютерной томографии, по сравнению с контактной поверхностью коммерческих клеток. Предыдущие стратегии улучшения поверхности контакта между устройством и концевой пластиной использовались для снижения риска проседания клетки. Для этого использовались клетки, адаптированные под конкретного пациента, но только исследования методом конечных элементов оценили эффективность этого подхода. Существует возможное несоответствие между изображением концевой пластинки, полученным на компьютерной томографии, используемым для создания кейджа, и реальной анатомией концевой пластинки кости, что может ограничивать производительность кейджей. Трупная модель используется для исследования возможного несоответствия между 3D-печатными клетками, предназначенными для конкретного пациента, и замыкательной пластинкой, а также для сравнения их с коммерчески доступными клетками (Medtronic Fuse и Capstone). В качестве исходов использовались площадь контакта и контактное напряжение. При сравнении клетки PS с клеткой Capstone средняя площадь контакта составила 100 ± 23,6 мм2 и 57,5 ​​± 13,7 мм2 соответственно (p < 0,001). По сравнению с клеткой Fuse средняя площадь контакта составила 104,8 ± 39,6 мм2 и 55,2 ± 35,1 мм2 соответственно (p < 0,001). Индивидуальные кейджи улучшают площадь контакта между имплантатом и поверхностью замыкательной пластинки, снижая контактное напряжение и риск проседания имплантата во время операций LIF.

Поясничный межтеловой спондилодез (ЛИФ) широко использовался для лечения различных патологий поясничного отдела позвоночника, но было описано несколько осложнений1,2. Проседание имплантата, определяемое, когда кейдж проникает в концевую пластинку тел одного или обоих соседних позвонков, остается наиболее распространенной проблемой, которую приходится преодолевать. Это может вызвать потерю сегментарного лордоза, рецидив компрессии отверстия, нестабильность и боль3. Для снижения частоты проседания можно использовать несколько стратегий, включая использование различных материалов кейджей, альтернативные хирургические подходы, позволяющие размещать кейджи большего размера, а также увеличение общей площади контакта между клеткой и концевой пластинкой тела позвонка4,5. 6.

Быстрое прототипирование (РП) является одним из вариантов увеличения площади контакта между устройством для межтелового спондилодеза и концевой пластинкой. Это облегчает разработку индивидуального трехмерного (3D) имплантата, соответствующего анатомии замыкательной пластинки кости пациента, тем самым увеличивая площадь контакта по сравнению с коммерчески доступными имплантатами7,8. Эта стратегия может сыграть решающую роль при задних подходах с использованием кейджей для заднего межтелового спондилодеза (PIF), поскольку небольшое окно диссекции ограничивает размер, который можно разместить внутри дискового пространства.

В некоторых работах изучалась эффективность конформационных имплантатов для LIF с использованием моделей конечных элементов (FE)9,10,11, но они имеют идеальное совпадение площади поперечного сечения между цифровой 3D-моделью кости и цифровой 3D-моделью клетки, что в клиническом сценарии этого не ожидается из-за ограничений подготовки концевой пластинки и производства имплантатов.

Настройки, используемые в протоколе компьютерной томографии (КТ) в клинике, могут накладывать ограничения на индивидуальную модель имплантата из-за ограничения разрешения 12. Кроме того, параметры обработки 3D-принтера, такие как ориентация детали и толщина слоя, могут влиять на окончательное разрешение 3D-изображения. печатное устройство13,14. В цифровом виде имплантат и модель кости могут совпадать, но будет несоответствие полученного 3D-печатного имплантата и фактической поверхности кости, и кейдж PS должен быть помещен в точно такое же положение, которое было запланировано в цифровом формате, чтобы быть эффективным. Хотя интуитивно дизайн, ориентированный на пациента (PS), должен привести к увеличению площади контакта, фактическое значение не известно в модели in vitro, только в менее клинической модели конечных элементов.