Bilgisayarlı tomografi
veya MR verisine bağlı olarak model imalatı:
Eğer,
CT ve MR cihazları ile hastanın istenilen organına
ait 3D geometri verisini elde edilemiyor olsaydı,
otoinşa teknolojisinin medikal uygulamarından söz
etmek zor olurdu; Solda: Gerekli
medikal modelin inşası veya tasarımı için öncelikle
hastanın istenilen uzvu mümkün olduğu kadar hassas
bir şekilde (1mm) taranır Ortada: Bazı
özel yazılımlar ile CT veya MR verileri otoinşa cihazları
ile imal edilecek stl formatına çevrilir. Sağda: Bu veriler
kullanılarak istenilen model inşa edilir.
Beyin
ve Kafatası Cerrahisi Uygulamaları:
Yukarıda, Stereocol ismli
özel bir fotopolimer reçine ile medikal modellerin istenilen
kısımları yüksek lazer enerjiisine maruz bırakılarak
renklendirilebilir (Ref. Materialise)
Kafatasından yapışık ikizlerin ayrılması:
Yapışık ikizlerin ayrılması için ameliyat planlamasında kullanılan
kafatası modelleri (biomodel)
SLA Biomodel® of Cerebral
Arterio-venous Malformation and surrounding skull, data
from a CT Angiogram. Allows advanced neurosurgical planning.(Ref: Anatomics Pty. Ltd. www.anatomics.net)
Sağda: Beyine
ait yumuşak doku tomografi verisine bağlı olarak inşa
edilmiş ve değişik renklerde modellenmiş. Bu sayede
gelişmiş bir beyin ameliyatı planlaması yapılabilir.
Solda,
kafatası modeli, sağda ise bu model yardımıyla üretilmiş
bir
protez görülmekte (Ref: Materialise, www.materialise.be)
Ameliyat
planlamasında kullanılmış çeşitli kafatası modelleri.
Çene ve Yüz Cerrahisi
Uygulamaları:
1
2
3
4
1- Tomografi cihazından
alınan hastaya ait görüntü verileri birleştirilerek
elde edilmiş üç boyutlu görüntü. Bu safhadan sonra tomografi
verisi (özel bilgisayar yazılımları desteğiyle) otoinşa
cihazlarında kullanılmak üzere gerekli standartlara
dönüştürülür.
2- 3D Systems firmasının
Stereolithography cihazında (ışıkla kür yöntemiyle)
üretilmiş şeffaf plastik kafatası modeli görülmekte.
3- Doktorlar, ameliyat
öncesi polimer modeli kullanarak gerekli protezleri
hazırlamış ve tatbikatlarını yapmışlar
4- Ameliyat sırasında yardımcı
olması maksadıyla model yoğun bir şekilde kullanılmaktadır.
Bu sayede ameliyatın süresi kısalmakta ve başarı şansı
artmaktadır.
Üstte: Dişleri
ve çene kemiği arızaları konusunda ameliyat planlaması
için tomografi verisine bağlı olarak inşa edilen çene
kemiği ve diş modelleri: Sağdaki modelde, dişler rahat
görünebilmesi için ayrı bir renk ile imal edilmişlerdir.
Bu gibi modeller ameliyatı planlamakla sorumlu doktorlar
için çok yararlı olmaktadır. Böyle renkli modellerin
imalatı için, emilen lazer enerjisine bağlı olarak rengini
değiştiren Stereocol
isimi özel bir fotopolimer reçine kullanılmaktadır.
İmalat
sonrası güneş ışığındaki UV sebebiyle tüm modelin renk
değiştirmesini önlemek için model yüzeyi UV bariyer
görevi yapan ve steril de edilebilen özel bir vernikle
kaplanır.
Sağda: EOS firması'nın
otoinşa cihazı ile imal edilmiş bir çene kemiği modeli.
Resmin sağında, EOS'un
geliştirdiği özel destek yapısı gözükmektedir.
2005'den itibaren Türkiye'de de bu konuda başarılı uygulamalar yapılmaya başlanmıştır;
Estetik ve Rekonstrüktif
Cerrahi:
Hastanın
kopan veya kanserli vs. olduğu için ameliyatla alınan
bir uzvunu CT veya MR verisine bağlı olarak yeniden
tasarlanıp otoinşa cihazları ile karmaşık geometriye
sahip modeli rahatlıkla üretilir. Daha sonra bu model
kullanılarak silikon kalıplama yöntemiyle uygun bir
malzemeden protez imal edilir.
Bir
kulağını kaybetmiş bir hastaya, diğer kulağının 3D
verisine bağlı olarak yeniden kulak protezi yapılabilir:
Yukarıdaki resimlerde kanserli dokunun alınması için
yapılan ameliyatla sol kulağını kaybeden bir hastaya
ABD'ndeki Chigago Üniversitesi'nin koordinasyonunda
yapılan sağ kulak protezinin safhaları görülmektedir:
İlk resimde sağ kulağın lazer ile tarama sonuçları
görülmekte. İkinci resimde, 3D CAD programı kullanılarak
"ayna görüntüsü" (mirror image) alınan bu tarama versine
bağlı olarak Stereolitografi
tekniği ile üretilmiş sol kulak modeli görülmekte.
Üçüncü resimde, önceki model kullanılarak yapılmış
bir kalıp ve bu kalıba dökülmüş silikon protez görülmektedir.
Son resimde ise renklendirme sonrası hastaya başarıyla
uygulanmış sol kulak protezi görülmekte. Ref:
Marshall Burns,
Sayfa 140.
Kanser
sebebiyle boğaz etinin bir kısmı alınmış olan hastanın
kalan boşluğuna 3D CT verisine bağlı olarak bir protez
yapılıp yerleştirilir. Önceleri hastanın bu boşluğuna
macun halinde malzeme sıkıştırılarak kalıbı alınıyordu
ama macunun oluşturduğu basınç, boşluğu esneterek
gerçek geometriye uygun protez yapılmasını engelliyordu.
Artık 3D CT verisine bağlı olarak, hastaya dokunmadan
protez tasarlanıp imal edildiği için bu problem çözülmüştür.
Diş
Hekimliği Uygulamaları:
Ortodonti:Braketsiz Tedavi
(Eğri dişleri düzeltmek için metal tel yerine şeffaf
plastikten diş doğrultma kılıfları imalatı): Invisalign
(ABD) firması anlaşmalı olduğu diş hekimleri ve ortodontistlerin
hastalarından elde ettikleri ölçüleri almaktadır. Negatif
ölçüden pozitif model elde edildikten sonra bu model
bir 3D sayısallaştırıcıyla hassas bir şekilde taranarak
hastanın diş arklarının 3D modeli bilgisayara aktarılır.
Daha sonra ortodontik tedavi sonunda dişlerin ark içinde
alması gereken düzgün pozisyonu ve bu pozisyona ulaşıncaya
kadar gerçekleşecek olan tüm ara durumlar özel geliştirilmiş
bir CAD yazılımı (ClinCheck) ile hesaplanmaktadır. ClinCheck
programı ile ortodontik tedavi planı yapılmakta, bu
plan çerçevesinde kaç tane ara durum olacağı hesaplanmakta
ve bu ara durum sayısına göre 'Aligner' üretilmektedir.
'Alignerlar', yaklaşık iki haftada bir değiştirilecek
olan; beyazlatma apareylerinde kullanılanlara benzer
apareyler olup, termoform kalıp şeklinde SLA cihazları
ile direkt olarak imal edilmektedir. Ortodontik tedavi
amacıyla üretilen Alignerlar yaklaşık iki hafta süre
ile sırasıyla hasta tarafından kullanılmak suretiyle
hedeflenen ortodontik tedavi bitirilmektedir. Her Aligner,
termoform kalıplama ile şeffaf, medikal uyumlu bir plastikten
üretilmektedir.
Alignerlar
hareketli apareyler olduğu için hastanın periodontal
bakımını yapabilmesi mümkün olmakta ve konvansiyonel
ortodontik tedavi sırasında görülen gingival enflamasyonlarla
karşılaşılmamaktadır. Ayrıca 'görünmez braketler' şeklinde
tanımlanan Invisalign ortodontik tedavi sistemi estetik
olması açısından hastalar tarafından tercih edilmektedir.
Bu estetik ve hijyenik sistem şimdilik sadece erişkinlerde,
orta dereceli çapraşıklıkların düzeltilmesi amacıyla
kullanılmaktadır, ancak firma çocuk hastalar için de
ayrı bir çalışma yürütmektedir.
2001
ilk yarıyılı itibariyle bu teknoloji yalnız ABD ve Kanada'da
kullanılmaktadır. Halen 10 adet SLA 7000 cihazı kullanan
Invisalign firması bu uygulamalar için 3D Sytems firmasından,
liste fiyatı 700,000$ civarında olan, 39 adet daha SLA
7000 siparişi vererek, 3D Systems firmasından şimdiye
kadar en çok sayıda sipariş veren firma konumuna gelmiştir...
Kullanılan özel yazılım Geomagic firması tarafından
geliştirilmiştir: www.geomagic.com/advantage/healthcare/invisalign-index.php3
Ortodontik düzensizliğin derecesine göre her tedavi
ortalama 20, en fazla ise 60 çift farklı düzeltici Aligner
gerektirmektedir. Termoform kalıbı imalatında, bu işe
uygun olarak özelleştirilmiş ve 3 kat daha hızlı bir
SLA 7000 sistemi kullanılmaktadır. Termoform işleminin
basınç ve sıcaklığına dayanabilecek, bu uygulamaya özel
bir fotopolimer malzeme de geliştirilmiş ve kullanılmaktadır.
İmplantoloji: Hastaya Özel İmplant Delme Klavuzları
İmalatı:
Materialise (Belçika) firması, SimPlant
yazılımı yardımıyla implant uygulama tasarımı yapmaktadır.
İmplant cerrahisinin planlanmasında kemik densitesi,
kompakt/spongiöz kemik oranı ve anatomik oluşumlar açısından
3 boyutlu olarak çene kemiği analizi önem taşımaktadır.
Tüm radyografik tetkik tekniklerinin avantajlarını bir
arada bulunduran SimPlant yazılımı sayesinde kişiye
özel hassas implant cerrahisi planlaması yapılabilmektedir.
Yapılan
planlamaya göre hassas ve hatasız bir şekilde cerrahinin
gerçekleştirilebilmesi için hastaya ait özel delme kılavuzlarının
3D olarak tasarlanmasını sağlamaktadır. Daha sonra bu
klavuzlar SLA cihazları yardımıyla üretilmektedir. Bu
klavuz apareyler sayesinde frez giriş yolu gibi implant
cerrahisinin başarısını etkileyen birçok parametre,
3 boyutlu olarak önceden saptanmış olur. Dolayısı ile
implant cerrahisi sırasındaki birçok olası komplikasyon
bu şekilde önlenebilmektedir.
1- 3D Görüntüleme ve implant yerleştirme planlaması 2- Hastaya Özel delme klavuzu SLA ile imal edilmiş
ve damak modeli üzerine oturtulmuş 3- Kesit: Çene kemiğine klavuz ile delme. Kırmızı
renkle gösterilen parça, hastaya özel yapılmış olan
delme klavuzudur.
-1-
-2-
-3-
Opersayon
öncesi
Delme klavuzları yerleştirilmiş
Delme işlemi
Protetik Restorasyon
Üretimi: WaxPro
CYNOVAD
(Kanada) ile 3D Systems arasında yapılan ve 26 Eylül
2001'de duyurulan bir anlaşmayla ThermoJet
cihazları WaxPro
markası altında diş laboratuvarlarında protetik restorasyon
üretimi için pazarlanmaya başlamıştır. Önceleri el işçiliği
gerektiren mum model hazırlama işi böylece otomatize
edilmiştir. Bu iş için CYNOVAD tarafından geliştirilmiş
olan özel bir 3D tarayıcı cihaz ve dental protez tasarım
yazılımı kullanılmaktadır. Daha önceleri dental teknisyenin
bilgisi, gösterdiği özen, ayırdığı zaman, kullandığı
materyal ve ekipmanın kalitesi gibi faktörlerlerden
etkilenen sabit protetik restorasyon üretimi bu sistem
sayesinde standardize edilmiş ve insan hatası olasılığı
ortadan kaldırılmıştır. Ayrıca konvansiyonel laboratuar
işlemleri çok hassas ve zor olan materyallerin de bu
sistem dahilinde sorunsuz ve kolay bir şekilde işlenebiliyor
olması dental alanda biyolojik uyumluğu yüksek olan
materyal sınıfının yaygın ve etkin kullanılmasını mümkün
kılmaktadır. Bunların yanında dental laboratuarlarla
yaşanan zamanında iş teslimi problemi de aşılıp bu konuda
da bir takım standartlara ulaşılmış olması diş hekimlerinin
hastalarına daha kısa zamanda dental protezlerini takabilme
olanağını sağlamaktadır. Tüm bu faktörler sayesinde
CYNOVAD sistemi ile daha kısa zamanda, biokompatıbl
ve gnatolojik kurallara uygun sabit protez yapımı mümkün
olabilmektedir.
Soldaki
resim: Solda hasta ağzından alınan ölçü ile elde
edilen modellerin tarandığı Pro 50T isimli 3D sayısallaştırma
sistemi (optik tarayıcı). Ortada, protez tasarımı yapılan
bilgisayar ve özel yazılım sistemi. Sağda ise WaxPro
markası altında pazarlanan ThermoJet
görülmektedir. Sağdaki resim: 5 üyeli bir köprünün WaxPro yardımı
ile imal edilmiş mum modeli görülmekte.
(*)
Not: 25-08-2003 > Diş hekimliği terminolojisi konusunda
Sayın Levent Ak'ın tavsiyeleri doğrultusunda bu bölümde
gerekli düzeltmeler yapılmıştır. Raporun gelişmesine katkısından
dolayı kendisine teşekkür ederim. E.N.
Yapay
Deri veya Doku İmalatı:
Otoinşa
teknolojisiyle yapay doku imalatı 2003 yılı itibarıyla
henüz araştırma safhasındadır. Bu uygulamalarda prensip
olarak aşağıdaki şekilde görüldüğü üzere gözenekli yapıda
bir iskelet yapı (scaffold) otoinşa teknolojisiyle oluşturulur.
Ardından hastadan alınan hücreler bu yapıya emdirilerek
uygun sıcaklıkta steril bir ortamda hücrelerin büyümesi
sağlanır. Son olarak, hazırlanan implant hastaya bir
ameliyat ile nakledilebilir:
Bioplotter implant
uygulaması iş akışı (büyük
resim)
Henüz
(Eylül-2001) geliştirme safhasında olan bu teknolojide
steril bir sıvı/jel ortamında, canlı hücreler inşa malzemesi
olarak kullanılarak üç boyutlu suni doku üretilebiliyor.
Solda, sıvayarak harç yığma prensibine göre çalışan
Bioplotter otoinşa cihazı görülmektedir. Başlıca uygulama
alanlarından biri, ortadaki resimde görüldüğü gibi doku
kaybı olan bir uzvun estetik ameliyatı sırasında kullanılmak
üzere implant üretmektir. Gerekli hücreler hastanın
kendisinden alınabilir. Hücrelerin direkt inşa malzemesi
olarak kullanılmasının yanısıra, büyümelerine müsait
maddelerden Bioplotter ile üretilen gözenekli bir yapıya
sonradan yerleştirilerek de implant üretilebilir. Cihaz
için gerekli 3D geometri verisi CT veya MR tarama verilerine
dayanarak özel 3D tasarım yazılımlarıyla yapılıyor.
Üç
boyutlu yapay doku imali hedefiyle, modifiye edilmiş
mürekkep püskürtmeli yazıcılarda inşa malzemesi olarak
hücre kullanma üzerine ABD / South Carolina eyaletinde
bulunan "Medical University of South Carolina"
ile Clemson Üniv.'sinden araştırmacıların ortak yürütüğü
bazı çalışmalar da yapılmaktadır. İnşa ortamında Washington'da
bulunna "Pacific Northwest National Laboratory"
de geliştirilen ve ısındığında katı halden sıvı hale
geçen özel bir jel (thermo-reversible gel) kullanılmaktadır.
Biyolojik olarak degrade olabilen bu jel 20 °C altında
sıvı olmasına rağmen 32 °C üzerinde katılaşmaktadır.
Jell ve hücreler farklı memelerden inşa yüzeyine püskürtülerek
istenilen geometri oluşturulabilir. Hücreler kaynaştıktan
sonra yapı soğutularak jelin erimesi sağlanır. Bu sayede
canlı dokuya zarar vermeden destek yapısı temizlenmiş
olur. Bu teknikle kobay hücreleri kullanılarak başarılı
bazı çalışmalar yapılmıştır...
Suni
kemik imalatı (Plasti-bone): ABD
/ Arizona'da bulunan Advanced Ceramics Research (ACR),
Inc. tarafından ordu testeğiyle geliştirilen bu metodla
modifiye edilmiş bir FDM
cihazında inşa malzemesi olarak kalsiyum fosfatlı bir
polimer kullanılarak suni kemik üretilebilmektedir;
Kazalar veya kanser sebebiyle kaybedilen kemik parçası
yerine yeni bir parça CT/MR ve 3D CAD ile tasarlanır.
Oluşan boşluğa bu implant yerleştirildiğinde kalsiyum
fosfat kemik hücrelerinin büyümesi için uygun bir ortam
oluşturur. Bunun için inşa sırasında implant içinde
kontrollü olarak mikro boşluklar bırakılır (micro porosity).
Sonuçta kalsiyum fosfat kaplanmış mikro boşluklu polimer
bir implant elde edilir. Uygulamadan 8 hafta sonra kemik
implanta bağlanır, 18 ay sonunda ise kemik hücreleri
seramik-polimer implant ile tamamiyle yer değiştirir.
Şimdilik askeri uygulamalar için geliştirilen bu teknolojinin
yakın bir zamanda sivil uygulamalarının da olacağı tahmin
edilmektedir.
Daha fazla bilgi için: www.onr.navy.mil/media/tipoff_display.asp?ID=43
(13/6/2003 tarihli bu yazıda prosesi gösteren daha detaylı
bir resim de bulunmaktadır).
Ortopedi Uygulamaları:
Özürlü bir ayağın SLA
ile inşa edilmiş modeli, Yapılacak bir ameliyat için
doktora yardımcı olur.
Helisys
LOM teknolojisi ile kağıt ve yapıştırıcıdan imal edilmiş
bir insan kemiği modeli. Seramik tozu yüklenmiş kağıt
kullanılıp inşa sonrası fırında sinterlenirse direkt
olarak insan vücüdunda kullanılacak protezler imal
edilebilir. Hatta kemiğin iç malzeme yapısı istenildiği
gibi kontrol edilerek mukavemet ve biyolojik uyumluluk
açısından optimum bir sonuca ulaşılabilir.
Diğer Uygulamalar:
Eczacılık:
Karmaşık iç geometriye ve özel malzeme dağılımına sahip
ilaç kapsüllerinin inşası:
Therics
(ABD) firması, orijinal olarak MIT'de geliştirilen 3DP
teknolojisinin ilaç kapsülü yapımında kullanılması konusundaki
lisansını almıştır (inşa hammaddesi olarak çeşitli ilaç
tozları ve bağlayıcılar kullanılır). Böylelikle birden
fazla malzemeden oluşan özel bir kapsül imal edilip
hastaya yerleştirilecek ve ilaç maddesi 6 ay veya 1
sene bir sürede yavaş yavaş hastanın kanına karışacaktır.
Bu sayede sürekli ilaç kullanması gereken hastalar için
büyük kolaylık olacaktır.
Sağda Theriform
3100 cihazı görülmektedir. Bu cihaz 32 memeden malzeme
püskürtebilmektedir ve saatte 60,000 adet tablet üretme
kapasitesine sahiptir.
Kişiye
özel kulak içi işitme protezi imalatı:
Kulak
içine özel macun baskısıyla elde edilen kalıplar
bir 3D sayısallaştırma sistemi ile taranır.
Tarama
verisi Geomagic eShell yazılımına aktarılır.
Burada elektronik devrenin yerleşmesi için gerekli
kabuk tasarımı yapılır.
Otoinşa
cihazları ile kişiye özel işitme protezi gövdesi
imal edilir ve direkt montaj sonrası hastada kullanılır.
Kalp
Cerrahisi: Hastaya özel, kalp kapakçığı imalatı:
Tomografi verisine göre
bilgisayarda uygun bir kapakçık tasarlanır, daha sonra
"Sanders" veya uygun başka bir firmanın otoinşa cihazında
mum bir kapak modeli inşa edilir. Bu parça daha sonra
hassas döküm ile titanyum vb. özel malzemelere dönüştürülebilir.
Eğitim:
Tıp veya biyoloji eğitiminde kullanılacak model imalatı:
Eğitimde yararlı olabilecek
ve elde tomografi verisi olan her model rahatlıkla ve
istenilen ölçekte imal edilebilir. İlk model üretildikten
sonra istenilirse silikon kalıplama yöntemleriyle daha
fazla kopya, farklı plastik malzemeler kullanılarak imal
edilebilir. İnşa öncesinde, bilgisayar ile model üzerinde
eğitime yardımcı olacak tarzda istenilen değişiklik kolayca
yapılabilir.
Az bulunan cinsten bazı
kemik veya yumuşak doku hastalıklarında sadece hastanın
tomografisinin elde olması yeterlidir. (kadavra kullanımı
azaltılabilir)
Araştırma:
Kobayların kimyasallara karşı tepkilerinin modellenmesi:
ABD'nde, zehirli
gazların burundan geçerken kanserojen etkiyi nasıl yaptığını
anlayabilmek için kobaylar üzerinde yapılan bir deneyde,
burun iç geometrisinin modelini elde edebilmek için bir
kobayın burnu kesilerek çevresi plastik ile kaplanmıştır.
Sonra bu, 50 mikron aralıklarla kesilerek her kesitin
görüntüsü mikroskop ve tarayıcılar ile bilgisayara aktarılmış
bilgisayar üzerinde bu kesitler birleştirilerek ise burun
iç yüzeyi dijital olarak elde edilmiştir. Daha sonra bu
veri kullanılarak 3 kat büyültülmüş bir şekilde burun
modeli SLA-250
kullanılarak inşa edilmiştir. Bu sayede araştırmacılar
burun modeli üzerinde aerodinamik testler dahi yapma imkanı
bulmuşlardır. Fotopolimerin şeffaf olması, testler sırasında
hava akışını gözlemlemeyi kolaylaştırmıştır. Ölçüm hassasiyeti
yeterli olmayacağı için burun geometresinin eldesinde
tomografi kullanılmamıştır (CT en az 0.1 mm'yi ölçebilir).
Mikro
teşhis ve tedavi cihazları:
Sağda
resmi görülen ve microTEC
tarafından henüz geliştirme safhasında olan 0.65mm çapında
ve 4mm boyundaki bu minik denizaltı, gerekli sensör
ve kontrol-haberleşme sistemleriyle donatıldığında birçok
küçük ve dar alanlarda keşif yapmakta kullanılabilecektir.
Kuşkusuz bunun en büyük pazarı medikal tanı, teşhis
ve tedavi uygulamaları olacaktır:
Sinir sisteminin
tahribatının tesbiti
Gerekli dokulara
direkt ilaç taşınması
Tümürlere direkt
radyoterapi uygulanması
Böbrek ve safra
kesesi taşlarının düşürülmesi veya kırılması
Hastanın sağlık
durumunun içerden eş zamanlı olarak ölçümü ve takibi...
Ayrıca, Osaka
Üniversitesi'nde geliştirilen bir başka MikroSTL teknolojisi
ile de benzer uygulamaların yapılması hedeflenmektedir
İLGİLİ MAKALE ÖZETLERİ
J Craniomaxillofac Surg
1999 Feb;27(1):30-7 Stereolithographic biomodelling
in cranio-maxillofacial surgery: a prospective trial.
D'Urso PS, Barker TM, Earwaker
WJ, Bruce LJ, Atkinson RL, Lanigan MW, Arvier JF, Effeney
DJ
Department of Surgery,
University of Queensland, Brisbane, Australia. biomodeller@msn.com.au
Stereolithographic (SL)
biomodelling is a new technology that allows three-dimensional
(3-D) computed tomography (CT) data to be used to manufacture
solid plastic replicas of anatomical structures (biomodels).
A prospective trial with the objective of assessing
the utility of biomodelling in complex surgery has been
performed. Forty-five patients with craniofacial, maxillofacial,
skull base cervical spinal pathology were selected.
3-D CT or MR scanning was performed and the data of
interest were edited and converted into a form acceptable
to the rapid prototyping technology SL. The data were
used to guide a laser to selectively polymerize photosensitive
resin to manufacture biomodels. The biomodels were used
by surgeons for patient education, diagnosis and operative
planning. An assessment protocol was used to test the
hypothesis that 'biomodels in addition to standart imaging
had greater utility in the surgery performed than the
standart imaging alone'. Biomodels significantly improved
operative planning (images 44.09%, images with biomodel
82.21%, P < .01) and diagnosis (images 65.63%, images
with biomodel 95.23%, P < .01). Biomodels were found
to improve measurement accuracy significantly (image
measurement error 44.14%, biomodel measurement error
7.91%, P < .05). Surgeons estimated that the use
of biomodels reduced operating time by a mean of 17.63%
and were cost effective at a mean price of $1031 AUS.
Patients found the biomodels to be helpful for informed
consent (images 63.53%, biomodels 88.54%, P < .001).
Biomodelling is an intuitive, user-friendly technology
that facilitated diagnosis and operative planning. Biomodels
allowed surgeons to rehearse procedures readily and
improved communication between colleagues and patients.
Br J Plast Surg 1998 Oct;51(7):522-30
Stereolithographic (SL)
biomodelling in craniofacial surgery.
D'Urso PS, Atkinson RL,
Lanigan MW, Earwaker WJ, Bruce IJ, Holmes A, Barker TM,
Effeney DJ, Thompson RG
University of Queensland
Department of Surgery, Brisbane, Australia.
BACKGROUND: Stereolithographic
(SL) biomodelling allows 3D CT to be used to generate
solid plastic replicas of anatomical structures (biomodels).
Case reports in the literature suggest that such biomodels
may have a use in craniofacial surgery but no large
series or assessment of utility has been reported. A
prospective trial to assess the utility of biomodelling
in craniofacial surgery has been performed. METHODS:
Forty patients with complex craniofacial abnormalities
were selected and 3D CT scanning performed. The data
of interest was used to guide a laser to selectively
polymerise photosensitive resin to manufacture SL biomodels.
The biomodels were used for patient education, diagnosis
and operative planning. An assessment protocol was designed
to test the hypothesis that biomodels in addition to
standart imaging had greater utility in the surgery
performed than the standart imaging alone. RESULTS:
Anecdotally surgeons found biomodelling useful in 40
complex craniofacial operations. The formal assessment
of the first 10 cases suggested biomodels improved operative
planning (image 76%, image with biomodel 97%, P <
0.01) and diagnosis (image 82.5%, image with biomodel
99.25%, P < 0.01). Surgeons estimated that the use
of biomodels had reduced operating time by a mean of
16% and were cost effective at a mean price of $1100
AUS. CONCLUSION: Biomodelling was reported as an intuitive,
user-friendly technology that facilitated diagnosis,
operative planning and communication between colleagues
and patients. Limitations of the technology were manufacturing
time and cost.
Int J Oral Maxillofac Surg
1998 Oct;27(5):327-33 The value of stereolithographic
models for preoperative diagnosis of craniofacial deformities
and planning of surgical corrections.
Sailer HF, Haers PE, Zollikofer
CP, Warnke T, Carls FR, Stucki P
Department of Oral and
Cranio-Maxillofacial Surgery, University Hospital, University
of Zurich, Switzerland.
The purpose of this
study was to assess the importance of stereolithographic
models (SLMs) for preoperative diagnosis and planning
in craniofacial surgery and to examine whether these
models offer valuable additional information as compared
to normal CT scans and 3D CT images. Craniofacial SLMs
of 20 patients with craniomaxillofacial pathology were
made. A helical volume CT scan of the anatomic area
involved delivered the necessary data for their construction.
These were built with an SLA 250 stereolithography apparatus
(3D-Systems, Valencia, CA, USA), steered by FORM-IT/DCS
software (University of Zurich, Switzerland). The stereolithography
models were classified according to pathology, type
of surgery and their relevance for surgical planning.
Though not objectively measurable, it was beyond doubt
that relevant additional information for the surgeon
was obtained in cases of hypertelorism, severe asymmetries
of the neuro- and viscerocranium, complex cranial synostoses
and large skull defects. The value of these models as
realistic "duplicates" of complex or rare dysmorphic
craniofacial pathology for the purpose of creating a
didactic collection should also be emphasized. The models
proved to be less useful in cases of consolidated fractures
of the periorbital and naso-ethmoidal complex, except
where there was major dislocation.
Int J Oral Maxillofac Surg
1995 Feb;24(1 Pt 2):98-103 Stereolithography in
oral and maxillofacial operation planning.
Bill JS, Reuther JF, Dittmann
W, Kubler N, Meier JL, Pistner H, Wittenberg G
Department of Oral and
Maxillofacial Surgery, Medical School, University of Wurzburg,
Germany.
Stereolithography (STL)
is a method of organ-model-production based on computed
tomography scans which enables the representation of complex
3-dimensional anatomical structures. Surfaces and internal
structures of organs can be produced by polymerization
of UV-sensitive liquid resin using a laserbeam. In oral
and maxillofacial surgery this technique is advantageous
for reconstruction of severe skull defects because a more
accurate preoperative planning is possible. Using
recently developed software we are able to reconstruct
unilateral bony defects by virtual mirror imaging of the
contralateral side and production of a STL mirror model
as well as the reconstruction of non-mirrorable defects
by superposition. Advantages of STL are the representation
of complex anatomical structures, high precision and accuracy,
and the option to sterilize the models for intraoperative
use. More accurate planning using this method improves
postoperative results, decreases risks and shortens treatment
time.
Br J Radiol 1995 May;68(809):519-23 Technical note: maxillofacial
biomodelling--preliminary result.
Yau YY, Arvier JF, Barker
TM
Department of Medical Imaging,
Holy Spirit Hospital, Brisbane, Queensland, Australia.
A new technique of manufacturing
three-dimensional (3D) hard tissue biomodels is described.
The models, derived from computed tomography data, were
constructed by a computer-controlled manufacturing device
known as stereolithography apparatus (SLA). Selected cases
of patients with facial deformities were presented to
illustrate clinical applications of the SLA biomodelling.
Physical demonstration of the bony internal anatomy in
these patients promoted better conceptualization of the
disease process, allowing optimal input into the management
decision, pre-operative planning and choice of surgical
technique with a consequent reduction in operating time
and potential reduction in peri-operative morbidity. Limitations
of the solid modelling technique include cost, a lengthy
production time which renders it unsuitable for emergency
cases, and radiation exposure of the patient. With wider
use and further technological development, these drawbacks
will be minimized. The 3D SLA biomodels may in future
become an adjunct, not only to maxillofacial surgery,
but also to other medical specialties.
Br J Oral Maxillofac Surg 1994 Oct;32(5):276-83
Maxillofacial biomodelling.
Arvier JF, Barker TM, Yau
YY, D'Urso PS, Atkinson RL, McDermant GR
Brisbane Craniofacial Biomodelling
Group, Australia.
The authors report the
clinical applications of biomodelling with the stereolithography
apparatus, a computer- controlled manufacturing technique
that builds anatomically accurate skeletal models from
sectional radiological data. Reference to several individual
cases demonstrates how pre-operative 3-D modelling can
refine the accuracy of diagnostic information, facilitate
preoperative planning and surgical technique, and reduce
operating time.