La simmetria e i modelli medici stampati in 3D per riparare le fratture ossee


In un nuovo studio , un team di ricercatori cinesi ha confrontato i risultati clinici del trattamento delle fratture isolate dell’acetabolo (superficie concava del bacino) con i tradizionali modelli di pianificazione stampati in 3D e utilizzando un approccio che rispecchia l’area interessata seguendo la natura bilateralmente simmetrica dell’uomo anatomia. La loro ipotesi è che, mentre i modelli stampati in 3D possono sicuramente aiutare quando si riparano le fratture dell’anca , il mirroring dei modelli di osso dell’anca per ottenere una ricostruzione più accurata dell’osso pre-danneggiato potrebbe essere più efficace nella sua riparazione definitiva. Questa è una notizia importante in Cina, poiché la quantità di “fratture acetabolari e mortalità associata” è in aumento lì da diversi anni.

“I nostri risultati sono coerenti con i precedenti rapporti 1,5,7 e suggeriscono che la tecnologia del modello a specchio tende a migliorare i risultati clinici per i pazienti con fratture acetabolari”, hanno scritto i ricercatori.

Hanno spiegato che per la maggior parte, uno scheletro umano è “simmetrico bilateralmente; questa è nota come relazione speculare “.

“Questa relazione specchio è la base teorica per l’utilizzo del modello specchio bilaterale acetabolare come modello per il lato interessato. Il modello di imaging speculare dell’acetabolo controlaterale sostituisce lo stato post-riduzione dell’acetabolo interessato, che può semplificare notevolmente il processo di assemblaggio e riduzione delle fratture, migliorare l’accuratezza della riduzione e fornire un modello eccellente per la pre-flessione della ricostruzione pelvica piastra e determinazione della lunghezza della vite. “

Negli ultimi anni abbiamo visto la stampa 3D diventare più utile in sala operatoria e per la gestione personalizzata delle fratture . Per completare con successo un intervento chirurgico di frattura acetabolare, è necessaria una forte fissazione interna. La testa del femore e l’acetabolo devono combaciare e la superficie articolare deve avere un’alta integrità. Le immagini 3D sono ovviamente migliori dei dati CT, ma sono ancora lette su un piano 2D. Ecco perché i modelli stampati in 3D possono aiutare.

“Con il modello 3D, possiamo misurare accuratamente il grado di collasso della superficie articolare, determinare il numero e la forma dei frammenti di frattura, eseguire la segmentazione di ogni modello di frammento, stampare e assemblare separatamente i frammenti di frattura, simulare la riduzione e determinare il posizione, lunghezza e numero di impianti “, hanno affermato.

I ricercatori hanno utilizzato i dati di imaging medico CT per stampare modelli dell’acetabolo controlaterale, quindi hanno utilizzato il nuovo modello di specchio stampato in 3D “come riferimento per la preforatura chirurgica e hanno determinato la posizione e le proprietà pre-flessione della piastra di ricostruzione pelvica e la lunghezza della viti “.

“Abbiamo condotto una revisione retrospettiva dei dati raccolti in modo prospettico dal nostro centro medico da giugno 2011 a dicembre 2017, in cui i pazienti consecutivi sottoposti a tecnologia di stampa 3D tradizionale o tecnologia del modello di stampa 3D a seguito di una frattura acetabolare isolata sono stati identificati dalla Classificazione internazionale delle malattie (Decima revisione). Il follow-up è stato avviato all’inizio del primo giorno dopo l’intervento chirurgico di frattura acetabolare primaria “, hanno spiegato.

Un totale di 62 uomini e 84 donne hanno partecipato allo studio. I pazienti trattati con la stampa 3D tradizionale erano nel Gruppo T, mentre quelli trattati con la tecnologia dei modelli di stampa con specchio 3D erano nel Gruppo M.

“In totale, 146 pazienti in età avanzata (146 anche) con una frattura acetabolare isolata (gruppo T, n ¼ 72; gruppo M, n ¼ 74) sono stati valutati per un periodo di follow-up medio di 29 mesi (intervallo, 24– 34 mesi) “, ha scritto il team. “L’endpoint primario era il punteggio dell’anca Harris postoperatorio (HHS). Gli endpoint secondari erano il tempo di operazione, la perdita di sangue intraoperatoria, il tempo di screening della fluoroscopia, la qualità di riduzione della frattura e l’incidenza delle complicanze postoperatorie al follow-up finale. “

(a) Radiografia pelvica preoperatoria (vista anteroposteriore) eseguita alla presentazione iniziale che rivela una frattura acetabolare destra (entrambe le colonne). (b & c) Immagini fluoroscopiche intraoperatorie della frattura acetabolare destra basate sulla tecnologia del modello di specchio per la stampa 3D. (d) Radiografia pelvica postoperatoria (vista anteroposteriore) e (e) immagini anteriore e (f) laterale del femore che mostrano il posizionamento degli impianti.

Tutti i pazienti necessitavano di determinati criteri da includere:

una frattura acetabolare unilaterale isolata
frattura acetabolare fresca con una durata di 2 settimane dalla lesione all’operazione
nessuna disfunzione dell’articolazione dell’anca o pre-frattura da deformità
in grado di comprendere le istruzioni e seguire il programma di riabilitazione
Il software Materialise Mimics è stato utilizzato per l’elaborazione dei dati e i ricercatori hanno generato direttamente immagini 3D dell’acetabolo interessato per il gruppo T, mentre con il gruppo M, “un’immagine 3D dell’acetabolo interessato e una nuova immagine 3D dell’acetabolo controlaterale” erano entrambi generati. I file STL sono stati tagliati utilizzando il software Cura e stampati in 3D su una stampante 3D Stratasys Objet.

Lo stesso gruppo di chirurghi ortopedici ha operato su tutti i pazienti.

“Per il Gruppo M, abbiamo selezionato la piastra di ricostruzione appropriata, l’abbiamo pre-piegata per adattarla alla superficie ossea e adattata alla posizione appropriata; abbiamo quindi determinato le specifiche e il modello della placca per ricostruzione pelvica, la direzione e la lunghezza della vite di fissaggio e la relazione delle articolazioni acetabolari “, hanno scritto.

La stessa gestione intraoperatoria è stata completata con i pazienti del Gruppo T, tranne prima che fosse scelta la placca per ricostruzione, il team ha rimosso i supporti tra le ossa nel modello stampato in 3D e “dissociato ogni frammento per comprendere in modo intuitivo e accurato la situazione della frattura, “Prima di ripristinare il modello di frattura.

“Secondo il piano preoperatorio, abbiamo completato la riduzione il prima possibile, collocando la placca di ricostruzione pelvica pre-piegata nella posizione stabilita durante le prove, assicurando che la placca e la superficie ossea si adattassero bene, fissando temporaneamente la posizione, e ha inserito la vite appropriata nella traiettoria della vite preimpostata sul modello 3D per fornire una stabilità assoluta nella riduzione della frattura “, ha spiegato il team. “Le immagini del braccio a C sono state visualizzate su più piani per certificare la riduzione anatomica.”

(a & b) modello stampato in 3D dell’acetabolo bilaterale che fornisce una comprensione della normale anatomia 3D del bordo pelvico e delle colonne acetabolari. (c & d) Forma e orientamento della linea di frattura indicati scrivendo sul modello a specchio. (e & f) modello stampato in 3D con piastra applicata.

Tutti i pazienti hanno seguito le stesse istruzioni postoperatorie e di riabilitazione, come indossare calze a compressione per almeno 21 giorni, completare il movimento passivo continuo un giorno dopo l’intervento e toccare il peso con un deambulatore tra 2-30 giorni e stampelle tra 30-90 giorni, dopo l’intervento. Dopo 90 giorni è stato consentito il pieno carico, sulla base dei risultati clinici e radiografici.

Diagramma di flusso dello studio.

“I pazienti sono stati esaminati clinicamente e radiograficamente a 1, 3, 6, 9 e 12 mesi dopo l’intervento e successivamente ogni anno”, ha affermato il team. “L’HHS, il tempo di operazione, la perdita di sangue intraoperatoria, il tempo di screening della fluoroscopia e l’incidenza delle complicanze postoperatorie erano significativamente differenti tra i gruppi, con il Gruppo M che mostrava risultati clinici superiori.”

È possibile visualizzare i risultati di entrambi gli endpoint primario e secondario nelle tabelle seguenti.

“In conclusione, la tecnologia dei modelli a specchio per la stampa 3D nel trattamento delle fratture acetabolari è associata a risultati clinici superiori rispetto alla tradizionale tecnologia di stampa 3D”, hanno scritto i ricercatori. “Il numero di pazienti in questo studio era relativamente limitato e non era uno studio prospettico; pertanto, l’analisi di campioni più grandi è necessaria per conclusioni più accurate. Tuttavia, questo studio ha rivelato un trattamento accurato delle fratture acetabolari attraverso la tecnologia del modello di specchio per la stampa 3D, fornendo una nuova direzione per il trattamento chirurgico delle fratture acetabolari. “

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