3-D-Drucktechniken helfen Chirurgen dabei, neue Ohren zu schnitzen | 2020

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Anonim

Um Kinder mit einem fehlenden oder unterentwickelten Ohr zu behandeln, ernten erfahrene Chirurgen Stücke von Rippenknorpel vom Kind und schnitzen sie in den Rahmen eines neuen Ohrs. Sie nehmen nur so viel von dem wertvollen Knorpel, wie sie brauchen.

So bleibt den Medizinern kein authentisches Übungsmaterial übrig, da Gemüse ein blasser Ersatz ist. Einige verwenden Schweinerippchen oder Leichenrippchen für Erwachsene, aber die Rippchen für Kinder haben eine andere Größe und Konsistenz.

In einer Zusammenarbeit zwischen einem an der University of Washington ansässigen HNO-Techniker und einem Studenten der Bioingenieurwissenschaften wurde mithilfe des 3D-Drucks ein kostengünstiges Rippenknorpelmodell für Kinder entwickelt, das dem Gefühl von echtem Knorpel ähnelt und eine realistische chirurgische Praxis ermöglicht. Die Innovation könnte den angehenden Chirurgen die Tür öffnen, um das gesuchte, aber herausfordernde Verfahren zu beherrschen.

Ihre Ergebnisse werden in einer Zusammenfassung beschrieben, die diese Woche auf der Konferenz der American Academy of Otolaryngology - Head and Neck Surgery in Dallas vorgestellt wurde.

"Es ist ein enormer Vorteil gegenüber dem, was wir heute verwenden", sagte die Hauptautorin Angelique Berens, die an der UW School of Medicine für HNO-Chirurgie tätig ist. "Sie nehmen buchstäblich eine Stange Lever 2000, während das Gerät in Betrieb ist, und Sie schnitzen Ohrknorpel. Es zeigt Ihnen, wie Sie die richtige Form erhalten, aber die Eigenschaften sind nicht sehr genau - Sie können es nicht biegen und nähen ist nicht sehr lebensecht. "

Im Rahmen der Studie übten drei erfahrene Chirurgen das Schnitzen, Biegen und Nähen der Silikonmodelle des UW-Teams, die aus einer 3-D-Druckform hergestellt wurden, die anhand eines CT-Scans eines 8-jährigen Patienten modelliert wurde. Sie verglichen ihre Festigkeit, Haptik und Nahtqualität mit echtem Rippenknorpel sowie einem teureren Material aus Zahnabdruckmaterial.

Alle drei Chirurgen bevorzugten die UW-Modelle und empfahlen, sie als Schulungsinstrument für Chirurgen und in der Ausbildung befindliche Chirurgen einzuführen.

Kathleen Sie, Professorin für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde in UW-Medizin und Leiterin des Childhood Communication Center in Seattle Children's, sagte, der Mangel an geeigneten Trainingsmodellen erschwere es den Menschen, sich in der Durchführung des schwierigen und technischen Verfahrens wohl zu fühlen genannt Ohrrekonstruktion.

Normalerweise gibt es eine Warteliste von sechs bis zwölf Monaten, auf der Kinder bei Seattle Children's warten müssen, sagte sie.

"Es ist eine Operation, die mehr Menschen durchführen könnten, aber dies ist oft die größte Straßensperre", sagte Sie. "Sie zögern, anzufangen, weil sie noch nie zuvor ein Ohr geschnitzt haben. So viele Kartoffeln und Äpfel wie ich geschnitzt habe, ist es immer noch nicht dasselbe."

Ein weiterer Vorteil ist, dass die UW-Modelle, da sie von einem CT-Scan gedruckt werden, die einzigartige Anatomie einer Person imitieren. Dies bietet selbst einem erfahrenen Chirurgen die Möglichkeit, eine bestimmte oder knifflige Operation an einem patientenspezifischen Rippenmodell im Voraus durchzuführen.

Die Co-Autorin Sharon Newman, die im Juni ihren Abschluss als Bioingenieur an der UW gemacht hat, hat sich mit Berens zusammengetan, während beide im UW BioRobotics Lab unter der Leitung von Professor Blake Hannaford für Elektrotechnik gearbeitet haben.

Newman fand heraus, wie man einen CT-Scan über eine Reihe von kostenlosen Open-Source-Modellierungs- und Bildgebungsprogrammen hochlädt und verarbeitet und schließlich mit einem 3-D-Drucker ein Negativ der Rippen eines Patienten druckt.

Newman hatte zuvor verschiedene Kombinationen von Silikon, Maisstärke, Mineralöl und Glycerin getestet, um menschliches Gewebe zu replizieren, das der chirurgische Roboter des Labors manipulieren konnte. Sie goss sie in die Formen und ließ sie aushärten, um herauszufinden, welche Mischung dem Rippenknorpel am ähnlichsten war.

"Ich würde in das Handwerksgeschäft und das Home Depot gehen und sagen, ich möchte Modelle herstellen - in welchen Gang soll ich gehen?" sagte Newman. "Es stellt sich heraus, dass viele dieser Ideen auf Materialien basieren, die Menschen für Kunsthandwerk wie Ringe oder anderen Schmuck verwenden."

Die nächsten Schritte des Teams bestehen darin, die Modelle in die Hände von Chirurgen und in der Ausbildung befindlichen Chirurgen zu geben und hoffentlich zu demonstrieren, dass realistischere Übungsmodelle ihre Fähigkeiten und Fertigkeiten verbessern können.

"Mit einer 3-D-Druckform können Sie eine Milliarde dieser Modelle für so gut wie nichts herstellen", sagte Berens. "Diese Studie zeigt, dass wir eines dieser Modelle weiterentwickeln und damit beginnen können."

Mitverfasser sind Craig Murakami, klinischer Associate Professor an der UW und Virginia Mason Medical Center, HNO-Chirurg - Kopf- und Halschirurg und plastischer Gesichtschirurg, sowie David A. Zopf, Assistenzprofessor für HNO-Chirurgie - Kopf- und Halschirurgie an der University of Michigan.