3D-geprinte onderdelen voor diergeneeskundige operaties

Aan de Michigan State University College of Veterinary Medicine komen patiënten in alle vormen, maten en soorten binnen. Voor Dr. Danielle Marturello, DVM, MS, DACVS, Assistant Professor of Small Animal Orthopedic Surgery (Assistent Professor Orthopedische Chirurgie bij Kleine Dieren), betekent dit dat elke dag anders is. Op sommige dagen is ze in de kliniek en ziet ze honden en katten met botbreuken, misvormingen van het skelet of scheuren van de gewrichtsbanden. Op een andere dag is ze in de operatiekamer om deze patiënten te helpen herstellen en hen weer gezond te maken.

Thunder, een MSU veterinaire orthopedische patiënt, tijdens een controle.

Verschillende patiënten, verschillende uitdagingen

In de veterinaire orthopedie moeten artsen de opbouw en structuur van niet één, maar vele skeletsystemen uit hun hoofd leren. Om haar team te helpen bij het visualiseren, plannen en uitvoeren van complexe operaties, maakt Dr. Marturello gedetailleerde 3D-modellen en chirurgische gidsen van beeldgegevens met behulp van een vloot Formlabs stereolithografie- (SLA-) printers. De verscheidenheid aan beschikbare materialen betekent ook dat de printers leermiddelen kunnen maken voor veterinaire studenten, stagiaires en assistenten. Dit bevordert de chirurgische resultaten en educatieve ervaring die MSU kan bieden.

Complexe gevallen oplossen met hoogwaardige beeldvorming

Net als bij de menselijke geneeskunde is de veterinaire orthopedie sterk afhankelijk van kwaliteitsbeelden. Bij een patiënt zal Dr. Marturello altijd op zijn minst een röntgenfoto opvragen. Daarna, afhankelijk van de complexiteit van de zaak en of er al dan niet een 3D-model nodig is, eventueel een aanvullende CT-scan. In tegenstelling tot de menselijke geneeskunde, zijn deze patiënten niet in staat om hun pijnniveau of pijnlocatie door te geven. Daarom zijn beeldvorming en modellering met hoge resolutie nog belangrijker voor zowel de diagnose als de behandeling, samen met een grondig lichamelijk onderzoek.

"Beeldvorming is essentieel voor onze carrière en ons werk. Wanneer we een operatie moeten plannen, wanneer we klaar zijn met een operatie en moeten zien of een implantaat op de juiste plaats zit, eerlijk gezegd kunnen we ons werk niet uitvoeren zonder beeldvorming," aldus Marturello.

Scooby, een patiënt die behandeld wordt voor een angulaire misvorming.

Scooby's aangetaste gewricht, getoond in PreForm voordat het werd geprint.

Deze beelden en modellen worden gebruikt om verschillende pathologieën te bekijken, bijvoorbeeld breuken veroorzaakt door auto-ongevallen, of groeivervormingen waarbij twee botten verkeerd gegroeid zijn en het bewegingsbereik of de normale functie belemmeren. Het team van Dr. Marturello print modellen van de botten in White Resin op de Form 3- of Form 3L-printers om de pathologie te bestuderen en de operatie vooraf te oefenen. 

"We moeten er zeker van zijn dat we vooruit plannen - gaat wat we dachten dat zou werken, ook echt werken? We kunnen het ook gebruiken om onze implantaten voor te vormen op dat modelbot, het te steriliseren en dan het voorgevormde implantaat tijdens de operatie te gebruiken, wat tijd bespaart voor de patiënt onder narcose", zegt Marturello.

In een bijzonder gecompliceerd geval werd een hond binnengebracht met een verbrijzeld scheenbeen, zeer dicht bij de knie. Omdat de breuk zo dicht bij het gewricht zat, was het moeilijk om op een röntgenfoto de volledige omvang van de schade te zien. Dr. Marturello printte het gebroken scheenbeen met White Resin op de Form 3, steriliseerde de modellen en maakte ze veilig om mee te nemen naar een operatiekamer.

Dr. Marturello: "We konden tijdens de operatie om het bot heen draaien om een tastbaarder driedimensionaal beeld van het breukenpatroon te krijgen. Dat is belangrijk, omdat we met onze chirurgische aanpak maar één kant zien. Dat geprinte bot was, vanwege de hoek van de breuk, zeer nuttig en hoewel het een heel moeilijk geval was, deed de hond het fantastisch. Het helpt echt om deze operatie naar een hoger niveau te tillen."

In een ander geval was een breuk bij een hond niet goed genezen, waardoor een zogeheten 'non-union'-breuk (pseudartrose) ontstond en de hond niet goed kon lopen. Omdat het zo dicht bij een gewricht was, moest Dr. Marturello een implantaat gebruiken dat een externe fixator wordt genoemd. Echter door de plaats van de breuk pasten de typische pinnen die worden gebruikt om het implantaat aan het bot te bevestigen niet. De oplossing was een ringcomponent en Dr. Marturello oefende eerst op een geprint bot en plaatste de hybride constructie op het model voordat de hond binnenkwam.

De hybride externe fixator gebruikt om de non-union-fractuur hersteloperatie te plannen.

"Toen ik eenmaal de fixator op het geprinte bot had gemaakt, ging alles sneller. Ik kon die constructie van tevoren bestuderen en dan tijdens de operatie gewoon repliceren wat ik op het model had gedaan, wat veel gemakkelijker was," aldus Marturello.