Zastosowanie systemów komputerowo wspomagających projektowanie w procesach planowania zabiegów chirurgicznych w obrębie obszaru żuchwy

• Autorzy: Turek Paweł , Skowron Natalia

Identyfikatory

DOI

10.15199/148.2021.3.2

Warianty tytułu

EN

Application of computer aided design systems in the process of surgical planning in the mandibular area

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono obecne możliwości w zakresie projektowania oraz wytwarzania modeli struktur anatomicznych, szablonów chirurgicznych oraz implantów do planowania zabiegów chirurgicznych w obrębie obszaru żuchwy. W pierwszym etapie przedstawiono proces rekonstrukcji 3D geometrii żuchwy przy użyciu oprogramowania 3D-Slicer 4.8.1. Kolejny etap procesu polegał na cyfrowym odtworzeniu ciągłości geometrii żuchwy w miejscu wystąpienia złamania. Proces ten przeprowadzono w środowisku Meshmixer. Następnie zamodelowano geometrię płytek chirurgicznych w oprogramowaniu CATIA V5R20. Ostatni etap polegał na wykonaniu metodą przyrostową FDM modelu struktury anatomicznej żuchwy sprzed wystąpienia urazu oraz płytek chirurgicznych, które posłużyły do planowania zabiegu otworzenia ciągłości geometrii żuchwy w miejscu wystąpienia złamania.

EN

The article presents the current possibilities of designing and manufacturing models of anatomical structures, templates and implants for planning surgical procedures within the mandibular area. The first stage presented the process of 3D reconstruction of the mandible geometry using the 3D-Slicer 4.8.1 software. The next step in the process was to digitally reconstruct the continuity of the mandible geometry in the area of fracture. This process was performed in the Meshmixer software. Then, the geometry of the surgical plates was modeled in CATIA V5R20 software. The last stage presented manufacturing process of the anatomical structure of the mandible before the injury, and surgical plates using FDM technology. The final models were used to plan the procedure within the mandibular area.

Słowa kluczowe

PL

szybkie prototypowanie; żuchwa; inżynieria rekonstrukcyjna; planowanie zabiegów chirurgicznych; komputerowo wspomagane projektowanie

EN

rapid prototyping; mandible; reverse engineering; preoperative planning; computer aided design

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego
• Czasopismo: Przegląd Mechaniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 3
• Strony: 31--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., il.

Twórcy

autor

Turek Paweł

• Katedra Technik Wytwarzania i Automatyzacji, Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza

autor

Skowron Natalia

Bibliografia

• [1] Rokicki P., et al. 2014. Rapid prototyping in manufacturing of core models of aircraft engine blades. Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal 86(4): 323–327.
• [2] Boboulos M. 2010. CAD-CAM and Rapid Prototyping Application Evaluation. PhD & Ventus Publishing Aps.
• [3] Cader M., M. Trojnacki. 2013. „Analiza możliwości zastosowania technologii przyrostowych do wytwarzania elementów konstrukcji robotów mobilnych”. Pomiary, Automatyka, Robotyka 17: 200–207.
• [4] Raja V., J. F. Kiran. 2010. Reverse Engineering – An Industrial Perspective. Springer Series in Advanced Manufacturing.
• [5] Burek J., P. Żurek, M. Gdula, J. Misiura, K. Żurawski. 2015. „Wykonanie pióra łopatki na podstawie modelu uzyskanego w wyniku pomiarów współrzędnościowych”. Mechanik 88(2), CD.
• [6] Gibson I., T. Kvan, L. Wai Ming. 2002. „Rapid prototyping for architectural models”. Rapid Prototyping Journal. 8(2): 91–95.
• [7] Turek P., G. Budzik, M. Oleksy, K. Bulanda. 2020. „Polymer materials used in medicine processed by additive techniques”. Polimery 65(7-8): 510–515.
• [8] Miechowicz S. 2012. Synteza modelowania złożonych struktur geo­ metrycznych w zastosowaniach medycznych. Rzeszów: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.
• [9] Zhou L., Y. Liu. 2011. Rapid Prototyping in Correction of Craniofacial Skeletal Deformities. INTECH Open Access Publisher.
• [10] Maciejewski A., C. Szymczyk, J. Wierzgoń, S. Półtorak. 2005. „Techniki mikrochirurgiczne w rekonstrukcji poresekcyjnych ubytków żuchwy – propozycja algorytmu”. Czas Stomatologii 58(7): 505–513.
• [11] De Riu G., et al. 2012. “Computed tomography-guided implant surgery for dental rehabilitation in mandible reconstructed with a fibular free flap: description of the technique”. British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery 50(1): 30–35.
• [12] Farias T. P., et al. 2013. “Prototyping: Major Advance in Surgical Planning and Customizing Prostheses in Patients with Bone Tumors of the Head and Neck”. International Journal of Clinical Medicine 4(7A1), 1.
• [13] Goyal M., K. Marya, S. Chawla, R. Pandey. 2011. “Mandibular osteosynthesis: a comparative evaluation of two different fixation systems using 2.0 mm titanium miniplates and 3-D locking plates”. Journal of maxillofacial and oral surgery 10(1): 32–37.
• [14] Budzik G., J. Burek, T. Dziubek, O. Markowska, P. Turek, P. Pakla. 2014. „Zastosowanie technologii Rapid Prototyping w procesie rekonstrukcji obszarów twarzoczaszki”. Mechanika w Medycynie 12: 16–29.
• [15] Lethaus B., L. Poort, R. Böckmann, R. Smeets, R. Tolba, P. Kessler. 2012. “Additive manufacturing for microvascular reconstruction of the mandible in 20 patients”. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery 40(1): 43–46.
• [16] Ikawa T., Y. Shigeta, R. Hirabayashi, S. Hirai, K. Hirai, N. Harada, T. Ogawa. 2016. Computer assisted mandibular reconstruction using a custom-made titan mesh tray and removable denture based on the top-down treatment technique. Journal of prosthodontic research 60(4): 321–331.
• [17] Bertol L. S., W. K. Júnior, F. P. da Silva, C. Aumund-Kopp. 2010. „Medical design: direct metal laser sintering of Ti–6Al–4V”. Materials & Design 31(8): 3982–3988.
• [18] Otawa N., T. Sumida, H. Kitagaki, K. Sasaki, S. Fujibayashi, M. Takemoto, T. Matsushita. 2015. “Custom-made titanium devices as membranes for bone augmentation in implant treatment: Modeling accuracy of titanium products constructed with selective laser melting. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery 43(7): 1289–1295.
• [19] Ciocca L., S. Mazzoni, M. Fantini, F. Persiani, C. Marchetti, R. Scotti. 2012. “CAD/CAM guided secondary mandibular reconstruction of a discontinuity defect after ablative cancer surgery”. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery 40(8): 511–515.
• [20] Hou J. S., M. Chen, C. B. Pan, M. Wang, J. G. Wang, B. Zhang, H. Z. Huang. 2012. “Application of CAD/CAM-assisted technique with surgical treatment in reconstruction of the mandible”. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery 40(8): 432–437.
• [21] Skowron N. 2020. Opracowanie metodyki wykonania prototypu modelu płytki chirurgicznej w obrębie obszaru żuchwy. Praca magisterska, promotor Turek P., Rzeszów: Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).