Valutazione della superficie di contatto tra placca vertebrale e paziente stampato in 3D

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 12505 (2022) Citare questo articolo

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Studio biomeccanico. Valutare le prestazioni della superficie di contatto per gabbie specifiche per paziente stampate in 3D utilizzando ricostruzioni della piastra terminale 3D con scansione TC rispetto alla superficie di contatto delle gabbie commerciali. Precedenti strategie per migliorare la superficie di contatto tra il dispositivo e la piastra terminale sono state impiegate per attenuare il rischio di cedimento della gabbia. Sono state utilizzate gabbie specifiche per il paziente per aiutare, ma solo studi a elementi finiti hanno valutato l’efficacia di questo approccio. Esiste una possibile discrepanza tra l'immagine della placca terminale della scansione TC utilizzata per generare la gabbia e l'anatomia reale della placca terminale ossea che potrebbe limitare le prestazioni delle gabbie. Un modello cadaverico viene utilizzato per indagare sulla possibile discrepanza tra le gabbie specifiche del paziente stampate in 3D e la piastra terminale e confrontarle con le gabbie disponibili in commercio (Medtronic Fuse e Capstone). Come risultati sono stati utilizzati l’area di contatto e lo stress da contatto. Quando la gabbia PS è stata confrontata con la gabbia Capstone, l'area di contatto media ottenuta è stata rispettivamente di 100 ± 23,6 mm2 e 57,5 ​​± 13,7 mm2 (p < 0,001). Rispetto alla gabbia del fusibile, l'area di contatto media era rispettivamente di 104,8 ± 39,6 mm2 e 55,2 ± 35,1 mm2 (p < 0,001). Le gabbie specifiche per il paziente migliorano l'area di contatto tra l'impianto e la superficie della piastra terminale, riducendo lo stress da contatto e il rischio di cedimento dell'impianto durante gli interventi chirurgici LIF.

La fusione intersomatica lombare (LIF) è stata ampiamente utilizzata per trattare diverse patologie della colonna lombare, ma sono state descritte diverse complicanze1,2. Il cedimento dell'impianto, definito quando la gabbia penetra nella placca terminale di uno o entrambi i corpi vertebrali adiacenti, rimane la sfida più comune da superare. Può causare perdita della lordosi segmentale, recidiva della compressione foraminale, instabilità e dolore3. È possibile utilizzare diverse strategie per contribuire a ridurre l'incidenza della subsidenza, compreso l'uso di materiali diversi per la gabbia, approcci chirurgici alternativi che consentano il posizionamento di gabbie più grandi e l'aumento dell'area totale di contatto tra la gabbia e la placca terminale del corpo vertebrale4,5, 6.

La prototipazione rapida (RP) è tra le opzioni per aumentare l'area di contatto tra il dispositivo di fusione intersomatica e la piastra terminale. Facilita lo sviluppo di un impianto tridimensionale (3D) personalizzato che si adatta all'anatomia ossea della placca terminale del paziente, aumentando così l'area di contatto rispetto agli impianti disponibili in commercio7,8. Questa strategia può svolgere un ruolo fondamentale negli approcci posteriori utilizzando gabbie di fusione intersomatica posteriore (PIF) poiché la piccola finestra di dissezione limita la dimensione che può essere posizionata all'interno dello spazio discale.

Alcuni articoli hanno studiato l'efficacia degli impianti conformazionali per LIF utilizzando modelli a elementi finiti (FE)9,10,11, ma hanno una perfetta corrispondenza dell'area della sezione trasversale tra il modello osseo 3D digitale e il modello digitale della gabbia 3D, che è non è previsto che ciò accada nello scenario clinico a causa della preparazione della placca terminale e delle limitazioni nella produzione dell'impianto.

Le impostazioni utilizzate nel protocollo di scansione della tomografia computerizzata (CT) della clinica possono porre limitazioni al modello di impianto personalizzato a causa dei limiti di risoluzione 12. Inoltre, i parametri di elaborazione della stampante 3D come l'orientamento della parte e lo spessore dello strato possono influenzare la risoluzione finale del 3D dispositivo stampato13,14. Digitalmente, il modello dell’impianto e dell’osso potrebbero corrispondere, ma ci sarebbe una discrepanza tra l’impianto stampato in 3D risultante e la superficie ossea effettiva, e la gabbia PS deve essere posizionata esattamente nella stessa posizione in cui è stata pianificata digitalmente per essere efficace. Sebbene intuitivamente, un disegno paziente-specifico (PS) dovrebbe comportare un'area di contatto più elevata, il significato effettivo non è noto nel modello in vitro solo nel modello a elementi finiti meno clinico.