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May 22, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11985 (2023) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

あらゆるタイプの頭蓋形成術は頭蓋骨の形態を回復し、患者の審美性に影響を与えます。 患者の回復とリハビリテーションのプロセスを促進するには、安全で簡単な技術が必要です。 私たちは新しい頭蓋形成術の方法を提案します。 頭蓋骨の薄層コンピューター断層撮影 (CT) スキャンの 3 次元 (3D) 再構成を使用して、無傷の側面を欠陥に反映し、重複する点を相互に減算しました。 このようにして、計画されたインプラントの 3D モデルを必要な形状とサイズで構築できます。 インプラントが正確に適合しているかどうかは、修正が可能な場合に備えて、頭蓋骨の欠陥部分を印刷することでチェックできます。 その後、最終モデルに基づいて滅菌可能なシリコン型が作成されました。 ポリメチルメタクリレートインプラントは、手術中に手術室の無菌環境で直接準備されました。 2005年から2020年の間に、我々は外傷性脳損傷、脳卒中、腫瘍手術の適応で以前に開頭術が行われた52人の患者に対して54件の頭蓋形成術を実施した。 作業中に技術的な問題は見られませんでした。 2 例では、発生した敗血症性合併症はこの技術そのものとは関係なく、インプラントが除去され、その後交換されました。 3D プリントされた個別のシリコン型に基づいた私たちの提案する技術は、さまざまな頭蓋骨欠陥を修復するための信頼性、安全性、容易に再現可能な低コストの方法です。

頭蓋骨欠損を修復し、正確に再構築するために、さまざまな技術が開発されてきました。 これらの技術の課題は個々のケースに基づいており、施設内で開発された方法は特定の患者にとって不十分な場合があります1、2、3。 ポリメチルメタクリレート (PMMA) を使用した手動成形は、欠陥をカバーする最も簡単な方法です。 この方法は、容易に到達できる場所にあるほぼ平坦な表面を持つ小さな欠陥にも適用できます。 より大きな表面をカバーするには、さまざまなチタンインプラントを使用できますが、長期にわたる合併症の発生率により、皮膚の可塑的再建が必要な場合の適応が不明瞭になる可能性があります。

3 次元 (3D) 印刷の利用可能性の増加は、個人の骨形成術、特に頭蓋形成術の分野における転換点となりました 4、5、6。 外傷性脳損傷後の手術や脳卒中患者における減圧術の普及により、頭蓋形成術の需要が増加しています。 開発には、外科医にとって使いやすく、再現性があり、低コストの簡単な技術が必要です。 特殊な 3D プリンティング法に基づく頭蓋形成術は、複雑な形状にも適しており、2005 年からデブレツェン大学で使用されています。この手術では、まず、目的の置換品の形状とサイズに一致するサンプルをプリントします。 次に、この鋳型に基づいてシリコーン型を作成し、手術中に PMMA 製の代替品を作製するために使用できます。

我々は52人の患者に対して54件の頭蓋形成術を行った。 男女比は2.46、平均年齢は40.2歳(SD±13.41)であった。 最年少の患者は頭蓋形成術時の年齢が17歳で、最高齢の患者は65歳でした。 平均インプラント体積は 52.19 cm3 (SD ± 27.37) でした。 平均インプラント表面積は 218.8 cm2 (SD ± 91.04) でした。 すべての手術は頭蓋切除後 3 か月後に行われました。 すべての方法は、関連するガイドラインおよび規制に従って実行されました。

頭蓋形成術が必要な場合は、スライス厚 1 mm の高解像度 CT スキャンが取得されました。 DICOM ファイルからの 3D 再構成は、Mimics® (ベルギー、マテリアライズ) ソフトウェア システムを使用して実行されました。 次のステップとして、欠陥領域に正確に適合し、元の輪郭を再現する幾何学的形状が生成されました。 これは主に、頭蓋骨の無傷の半分を正中矢状面で鏡映することによる、頭蓋骨の対称性に基づいて行われました。 計算に必要な時間を最小限に抑えるために、ケースに応じてモデルの重要でない部分を削除しました（図1）。 頭蓋形成術のインプラントの形状は、無傷の頭蓋骨を表す反射モデルから欠損のあるモデルをブール減算することによって得られました。 欠陥が対称面を切断している場合、または他の状況によりミラーリングによって代替物を生成できない場合は、脳神経外科医と相談することで計画プロセスが容易になります。 2 例では、両側前頭側頭後頭葉減圧術と両側前頭側頭後頭葉減圧術を再構築する必要があり、計画プロセスで前圧縮 CT スキャンが使用されました。 交換だけでなく不良箇所をプリントアウトして手術前にぴったりフィットしているか確認することも可能です。 印刷は、Objet 技術を利用した Connex 260 (Stratasys、米国) 装置で実行されました。 必要に応じて、印刷されたモデルを切断、フライス加工、研削することでさらに正確に取り付けることができます (図 2)。 必要に応じて、ドリルの操作中につながる止まり穴を追加することもできます。 モデルの形状を完成させた後、固化後に生物学的に不活性になる 2 成分シリコーン材料である Protosil RTV 245 (Antropol、ドイツ) を使用してシリコーン型を製作しました。 型は透明で、200 °C までの耐熱性があり、簡単に滅菌できます。 また、固化したPMMAは付着しません。 使用するシリコーン 40A ショアの硬度を考慮すると、低粘度の骨セメント混合物を型に成形する際の変形を避けるために、サンプルの周囲のシリコンの厚さは少なくとも 12 mm である必要があります。 成形後、シリコーンは 50 °C の温度で 12 時間保持され、完全に固化します。 一般データ保護規則 (GDPR) に準拠するすべての金型 (図 3) にラベルが付けられます。 横方向の切断により、欠陥のモデルが除去されます。 シリコンモールドを本のように開閉できるカットを採用し、正確なフィット感に特に注意を払っています。 プロセスを検証するために、PMMA を型に成形し、欠陥を含む以前に印刷されたモデルに挿入します。 どちらの場合も巨視的ギャップは観察されなかった。 最終的なインプラントは、無菌環境下の手術室で作成されます。 PMMA を金型に成形します (図 4)。 骨セメントの形成は、変形を避けるために粘度が十分に低いことを確認するために、適切に混合した後すぐに開始する必要があります。 成形プロセス中は、型内でのセメントの均一な分布に特別な注意を払う必要があります。 気泡混入の発生は、適切な技術を使用することで防止できます。 少なくとも 10 分間の重合後、横方向のカットを通して型が開き、インプラントはシリコンに付着することなく簡単に取り外されます。 手術の最後のステップとして、小さなプレートまたは小さなバーホールを通して経骨縫合糸を使用して、インプラントを近くの骨に固定します。 手順の主なステップを図 5 に示します。