Prototipagem rápida em cirurgia ortopédica de preservação do quadril

Autor: Souza, Bruno Gonçalves Schroder e
Přispěvatelé: Chaoubah, Alfredo, Oliveira, Valdeci Manoel de, Caetano, Rosângela, Honda, Emerson Kiyoshi, Teloken, Marco Aurelio, Bastos, Flávia de Souza
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFJF
Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
instacron:UFJF
Popis: A cirurgia de osteotomia periacetabular (OPA) é o tratamento de escolha na displasia do desenvolvimento do quadril (DDQ) de pacientes esqueleticamente maduros sintomáticos e os resultados incluem a melhora da qualidade de vida, a modificação da história natural da doença e eventualmente a prevenção da coxartrose. Por isso é considerada uma cirurgia preservadora do quadril. No entanto, sendo uma cirurgia tecnicamente desafiadora, com longa curva de aprendizado e associada a algumas complicações graves, vislumbrou-se a possibilidade de aplicar a tecnologia da prototipagem rápida (PR), com planejamento cirúrgico tridimensional (3D) e impressão de guias customizados como auxiliares à essa cirurgia. Neste estudo, apresentamos todas as etapas do desenvolvimento de um processo original de custo acessível para produção de guias plásticos customizados para OPA e avaliamos a acurácia e custos destes guias em um estudo experimental em ossos de cadáveres. Dez ossos de cadáveres humanos foram submetidos à cirurgia experimental com auxílio do guia produzido em plástico ABS por PR, a partir de imagens tomográficas e um processo de planejamento 3D. Em nenhum caso houve quebra (falha mecânica) do guia ou a violação da superfície articular do acetábulo ou quebra da coluna posterior. Isso comprovou a eficácia do guia em orientar cortes cirúrgicos ao mesmo tempo em que preveniu essas complicações. Quanto à acurácia da impressão, a diferença absoluta média entre as espessuras das fendas impressas e as fendas planejadas foi de 0,28mm (desviopadrão=0,024mm; diferença mínima=0,01mm e máxima=0,75mm). Segundo o método assistido por computador (escaneamento óptico e medida linear no programa Cloudcompare) a acurácia do guia, considerando as diferenças entre os cortes planejados e obtidos, foi de 1,57mm em média (dp=2,15mm) ou 97,23%. A acurácia tridimensional dos cortes foi estimada pela inclinação entre retas A planejadas e A obtidas (ângulo θA) e entre retas B planejadas e B obtidas (ângulo θB) revelando um erro médio de inclinação de 5,49° e 4,64°, respectivamente. Segundo o método de comparação dos volumes planejados e obtidos (a partir melhor alinhamento automatizado no Cloudcompare), em média, a distância máxima foi de 7,21mm (dp=3,336mm), o erro-máximo=0,34mm (dp=0,03mm), a maior distância máxima=12,55mm e a menor distância máxima=3,74mm. O custo médio do filamento utilizado por guia foi de R$ 2,28 (dp= R$0,52). No modelo econômico de custos, o custo unitário médio estimado de um guia considerando todos os custos de capital, operação e perdas em um ambiente hospitalar foi de R$ 120,85 (mínimo R$ 82,57 e máximo R$ 684,56). Concluímos que é possível criar guias cirúrgicos para a OPA a um custo acessível e com boa acurácia utilizando a tecnologia da prototipagem rápida e o método descrito nessa tese. Periacetabular osteotomy (PAO) surgery is the treatment of choice for developmental dysplasia of the hip (DDH) in symptomatic skeletally mature patients and the results include improving quality of life, modifying the natural history of disease and eventually the preventing development of hip arthrosis. Therefore, it is considered a hip-preserving surgery. However, because PAO is technically challenging, has a long learning curve and is associated with some serious complications, we envision the possibility of applying rapid prototyping (RP) technology, with three-dimensional surgical planning (3D) and printing of customized guides for this surgery. In this study, we present all the steps in the development of an original low-cost Brazilian process to produce plastic guides customized for OPA and evaluated the accuracy and costs of these guides in an experimental study of cadaver bones. Ten hip bones from human cadavers underwent experimental surgery with assistance of a guide produced in ABS plastic by RP, using tomographic images and a 3D planning process. In no case was there a fracture of the guide (mechanical failure) or a violation of the articular surface or of the posterior column of the acetabulum. This proved the guide's effectiveness in guiding surgical cuts while preventing those complications. The average accuracy of the impression, comparing the absolute mean difference between the planned and obtained cutting slots was 0.28mm (standard deviation = 0.024mm; minimum difference =0.01mm and maximum =0.75mm). According to the computer assisted method (comprising optical scanning and linear measures in Cloudcompare software) the accuracy of the guide was 1.57mm in average (sd=2.15) or 97.23% (comparing the difference between the planned and obtained bone cuts). Tridimensional accuracy of the cuts was estimated comparing the inclination of planned and obtained line A (θA angle) and planned and obtained line B (θB angle) which measured 5,49° e 4,64°, respectively. According to the automated comparison between the planned and obtained volumes (using best alignment tool in Cloudcompare software), on average the maximum distance was 7.21 (sd=3.336), the maximum error=0.34 (sd=0.03), the greater maximum distance=12.55 mm and the smaller maximum distance=3.74mm. The average cost of the filament used per guide was BRA$ 2.28 (sd=BRA$ 0.52). In the economic cost model, the estimated average unit cost of a guide considering all the costs of capital, operation and losses in a hospital environment was BRA$=120.85 (minimum=BRA$ 82.57 and maximum BRA$=684.56). We conclude that it is possible to create inexpensive surgical guides for PAO and with good accuracy using the rapid prototyping technology and the method described in this thesis.
Databáze: OpenAIRE
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