Article Engineeringnet - Personnalisation chirurgicale des prothèses crâniennes

Article Engineeringnet - Personnalisation chirurgicale des prothèses crâniennes

CADskills a breveté son remplacement articulaire temporo-mandibulaire innovant. Habituellement, une "prothèse standard" ou une prothèse adaptée au patient est utilisée.

ENGINEERINGNET.BE - Stijn Huys, ingénieur R&D: « Nous allons plus loin. Notre prothèse imprimée en 3D est entièrement adaptée à l'anatomie du patient. »

La personnalisation commence par le scanner du patient, à l'échelle 1/1. Sur le modèle 3D segmenté, l'ingénieur CADskills construit le composant à l'aide du logiciel de conception Freeform et d'un stylo haptique. Sur le crâne / la mâchoire du patient. Personnalisation. "Notre pièce maîtresse." Un ajustement plus précis que l'ajustement direct n'est guère possible. Les concepteurs prennent également en compte le fait que l'articulation temporo-mandibulaire non seulement se déplace de haut en bas, mais aussi tourne et se translate.

« C'est la seule articulation du corps qui pend des deux côtés. Par exemple, dans notre conception, nous tenons compte du fait que si une articulation se déplace, l'autre doit se déplacer, le soi-disant décalage de Bennett. Ce n'est pas le cas par défaut. » De même, lorsque la mâchoire s'ouvre, un angle est créé vers l'avant par la combinaison de rotation et de translation. La soi-disant pente condylienne. La plus grande innovation réside probablement dans l'échafaudage qui peut être réalisé grâce à l'impression 3D.

Dans une prothèse articulaire temporo-mandibulaire commune, le muscle ptérygoïdien latéralis, qui assure le mouvement latéral de la mâchoire et le broyage des aliments, est coupé. « Nous coupons le morceau de la mâchoire, auquel le muscle est attaché, de la mâchoire et le tirons contre la prothèse en titane. Il a un champ avec une micro-rugosité exactement à cet endroit. Quelques semaines plus tard, il y a une croissance osseuse dans la prothèse, nous avons donc également une adhésion musculaire à la prothèse. »

Cette nouvelle technique d'implantation a été testée sur une dizaine de moutons / ruminants pendant neuf mois. "Cela équivaut à environ vingt ans chez l'homme. » Le composant TMJ imprimé en 3D reçoit un revêtement HadSat résistant à l'usure sur le joint lui-même après le polissage. Dur comme le diamant, lisse comme le téflon. Le bol lui-même est en polyéthylène UHMW. « L'espérance de vie de l'ensemble est de 15 ans au moins. »

Ce dernier composant ne peut pas être stérilisé à la vapeur comme les autres pièces imprimées en 3D dans l'autoclave de l'hôpital, juste avant la chirurgie. Il pourrait se déformer. L'alternative est la stérilisation gamma. Cela présente l'avantage de provoquer la réticulation (compactage) du PE, ce qui le rend encore plus résistant à l'usure. La stérilisation gamma est externalisée en Italie. Dans la même Italie, CADskills a remporté un appel d'offres pour fournir à l'hôpital le plus grand nombre de patients atteints d'ATM avec ses prothèses. Il concerne environ 30 patients par an. C'est beaucoup? Peu? « Cette intervention est la dernière chance. Quand rien d'autre n'aide. »

L'impression 3D comporte plusieurs étapes

Les tomodensitogrammes nécessaires sont effectués à l'hôpital mais sont vérifiés par CADskills. Le logiciel de segmentation des matériaux convertit les scans CT en fichiers 3D. Le directeur de production Ruben Van de Sande, utilise le stylo haptique et modélise les pièces avec Freeform (Geomagic) sur le modèle du crâne ou de la mâchoire. ANSYS-Discovery utilise des éléments finis pour vérifier si les implants conçus sont également suffisamment solides. Magics prépare les fichiers STL pour l'imprimante 3D. L'impression 3D se fait en interne sur l'imprimante métal SLM Solutions avec une chambre de 12,5 x 12,5 x 12,5 cm.

De plus, il y a un four pour éliminer la tension des pièces imprimées par la suite. Ensuite, le balayage optique de l'impression suit avec l'inspection GOM. N'y a-t-il pas de distorsion par rapport au modèle? Et le nettoyage. Le nettoyage à l'acide, par exemple, éliminera les grains semi-frittés. Viennent ensuite le nettoyage et l'emballage par ultrasons.

Certains implants, tels que les implants AMSJI (voir encadré), sont anodisés. L'anodisation d'un tel imprimé rosé empêche le métal autrement grisâtre de briller à travers les gencives. L'anodisation se fait à l'extérieur. Tous les sous-traitants sont certifiés médicalement. À l'hôpital, le composant est stérilisé à la vapeur avant la procédure.

La société a été certifiée ISO13485: 2016 en 2019, une norme pour les dispositifs médicaux. « Nous travaillons principalement avec les classes 2B et 3.» Les prothèses de mâchoire, comme les stimulateurs cardiaques, sont par exemple de classe 3. Il n'y a pas encore d'approbation FDA. "Il y aura bientôt une législation spéciale. »

Mouvement

Stijn Huys est ingénieur industriel en électromécanique (Anvers). Par la suite, il est devenu ingénieur civil (biomédical) à KULeuven. Aujourd'hui, il travaille sur son doctorat sur le remlplacement de l’articulation temporomandibulaire et affine davantage la prothèse.

« Nous avons examiné les tomodensitométries 4D. Ce sont des scans ordinaires, dont les images se succèdent rapidement. Cela crée une image animée d'environ 1,5 seconde. » Donc encore plus d'informations avec lesquelles travailler. Il y a collaboration avec le prof. Vander Sloten (KULeuven), prof. Nico Buls (UZ Brussel) et prof. Maurice Mommaerts, fondateur de CADskills.

Peut-il être encore plus spécifique au patient? Des progrès peuvent encore être réalisés, estime Huys. L'occlusion? Les dents sont-elles bien alignées? «Si nous abaissons l'axe de la prothèse, quel est l'effet sur les muscles de la mâchoire et les dents? Le patient n'est pas obligé d'être opéré des deux côtés de la mâchoire. Et alors? À ce moment, personne ne supprime les faibles forces de friction de l'articulation commune avec une prothèse. Plus peut être planifié à l'avance. Rétro-ingénierie? »

Plaques de crâne

CADskills fabrique également des plaques crâniennes (cranioplastie). Ceux-ci sont / étaient souvent fabriqués à partir de PEEK, avec lequel cependant très souvent des infections se produisent. Ensuite, ces plaques doivent ressortir. Il est possible que le patient ait déjà subi cinq opérations à ce moment-là pour abaisser la pression sur le cerveau, pour placer le propre lambeau osseux, pour retirer ce lambeau osseux à nouveau, pour placer la plaque PEEK et pour l'enlever après l'infection. Délicat et un énorme risque pour le patient. La solution CADskills: le CeTi (au Ceramic Titanium).

Il s'agit d'une plaque Ti6Al4V robuste mais mince avec une structure en grille sur le côté qui contient de l'hydroxyapatite. Cela stimule la croissance osseuse de sorte que la plaque forme un tout avec le reste du crâne. Ce n'est jamais le cas avec PEEK. Cependant, la céramique fournit une fixation primaire (qui est ensuite reprise par la croissance osseuse). Le chirurgien peut fournir une fixation supplémentaire avec des vis. Autres caractéristiques de la gamme CeTi: reflet du crâne (esthétique), petits crochets pour la suspension du muscle temporal et de la dure-mère, une surface intérieure polie réduit les frottements et les évidements spéciaux du matériau si, par exemple, il n'y a pas assez de peau à fermer la blessure à nouveau. Les propriétés antibactériennes de la combinaison CeTi sont prononcées.

Croissance rapide

CADskills a été lancé pour remédier au manque d'innovation dans la chirurgie cranio-maxillo-faciale et faciale. Son atout est «l'ajustement parfait» des prothèses. L'entreprise emploie cinq personnes. Le directeur / fondateur, le professeur Maurice Mommaerts, est chirurgien au CMF. Il y a un technicien dentaire CAD / CAM, un finisseur pour les impressions 3D et deux ingénieurs.

Tous les membres de l'équipe ont moins de 30 ans (sauf le fondateur). «Tout est là pour grandir rapidement. Telle est également l'intention. Les produits sont expédiés en Belgique, aux Pays-Bas, en France, en Italie, en Suisse, en Espagne, au Canada ... Notre approche est plus sûre et plus rapide. Notre personnalisation dans TMJR n'est pas plus chère que les produits en stock existants. Nous entrons maintenant dans un marché de niche avec une solution encore meilleure. Mais cela demande des connaissances… L'enjeu est donc de faire traverser le pont par des chirurgiens et assistants expérimentés.» CADskills propose des ateliers et des formations. «Nous proposons aux chirurgiens, entre autres, d'observer la chirurgie avec un autre chirurgien. »

Par Luc De Smet, Source: Engineeringnet.be

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