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Die Unfallchirurgie

Erschienen in:

17.02.2022 | Skoliose | Leitthema

3D-Druck in der Wirbelsäulenchirurgie – Update

verfasst von: S. Roth, Prof. Dr. S. Sehmisch, PD Dr. S. Decker

Erschienen in: Die Unfallchirurgie | Ausgabe 5/2022

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Zusammenfassung

Die Technik des 3D-Drucks bietet viel Potenzial in der Wirbelsäulenchirurgie. Diese neue Technologie fand bereits in unterschiedlichen Bereichen der spinalen Chirurgie Anwendung; hierzu zählen die präoperative Planung sowie die intraoperative Insertion und Herstellung von patientenspezifischen Implantaten. Zum Beispiel konnte gezeigt werden, dass die präoperative dreidimensionale Visualisierung spinaler Deformitäten in der Operationsplanung hilfreich ist und die Platzierung von Pedikelschrauben durch individuelle Templates präziser ist als in der Freihandtechnik. Das vorliegende Review fasst die aktuelle Literatur über den 3D-Druck in der Wirbelsäulenchirurgie systematisch unter Berücksichtigung des aktuellen Stands der Anwendungen, der Limitierungen und des Potenzials zusammen.

Ahmed AK, Pennington Z, Molina CA et al (2019) Multidisciplinary surgical planning for en bloc resection of malignant primary cervical spine tumors involving 3D-printed models and neoadjuvant therapies: report of 2 cases. J Neurosurg Spine. https://doi.org/10.3171/2018.9.SPINE18607CrossRefPubMed

Amelot A, Colman M, Loret JE (2018) Vertebral body replacement using patient-specific three-dimensional-printed polymer implants in cervical spondylotic myelopathy: an encouraging preliminary report. Spine J 18:892–899PubMedCrossRef

Arbogast M, Haas JP (2020) Verletzungen bei Kindern und Jugendlichen mit entzündlich rheumatischen Erkrankungen. Unfallchirurg 123:607–615PubMedCrossRef

Berry E, Cuppone M, Porada S et al (2005) Personalised image-based templates for intra-operative guidance. Proc Inst Mech Eng H 219:111–118PubMedCrossRef

Burkhard M, Fürnstahl P, Farshad M (2019) Three-dimensionally printed vertebrae with different bone densities for surgical training. Eur Spine J 28:798–806PubMedCrossRef

Choy WJ, Mobbs RJ, Wilcox B et al (2017) Reconstruction of thoracic spine using a personalized 3D-printed vertebral body in adolescent with T9 primary bone tumor. World Neurosurg 105:1032.e13–1032.e17CrossRef

Clifton W, Damon A, Valero-Moreno F et al (2020) The spinebox: a freely available, open-access, 3D-printed simulator design for lumbar pedicle screw placement. Cureus 12:e7738PubMedPubMedCentral

Clifton W, Nottmeier E, Damon A et al (2019) The future of biomechanical spine research: conception and design of a dynamic 3D printed cervical myelography phantom. Cureus 11:e4591PubMedPubMedCentral

D’urso PS, Askin G, Earwaker JS et al (1999) Spinal biomodeling. Spine (Phila Pa 1976) 24:1247–1251CrossRef

10.

Decker S, Omar M, Krettek C et al (2014) Elective thoracotomy for pedicle screw removal to prevent severe aortic bleeding. World J Clin Cases 2:100–103PubMedPubMedCentralCrossRef

11.

Deng T, Jiang M, Lei Q et al (2016) The accuracy and the safety of individualized 3D printing screws insertion templates for cervical screw insertion. Comput Assist Surg (Abingdon) 21:143–149CrossRef

12.

Dong J, Zhang S, Liu H et al (2014) Novel alternative therapy for spinal tuberculosis during surgery: reconstructing with anti-tuberculosis bioactivity implants. Expert Opin Drug Deliv 11:299–305PubMedCrossRef

13.

Garg B, Gupta M, Singh M et al (2019) Outcome and safety analysis of 3D-printed patient-specific pedicle screw jigs for complex spinal deformities: a comparative study. Spine J 19:56–64PubMedCrossRef

14.

Girolami M, Boriani S, Bandiera S et al (2018) Biomimetic 3D-printed custom-made prosthesis for anterior column reconstruction in the thoracolumbar spine: a tailored option following en bloc resection for spinal tumors : Preliminary results on a case-series of 13 patients. Eur Spine J 27:3073–3083PubMedCrossRef

15.

Izatt MT, Thorpe PL, Thompson RG et al (2007) The use of physical biomodelling in complex spinal surgery. Eur Spine J 16:1507–1518PubMedPubMedCentralCrossRef

16.

Jiang L, Dong L, Tan M et al (2017) A modified personalized image-based drill guide template for atlantoaxial pedicle screw placement: a clinical study. Med Sci Monit 23:1325–1333PubMedPubMedCentralCrossRef

17.

Kantelhardt SR, Martinez R, Baerwinkel S et al (2011) Perioperative course and accuracy of screw positioning in conventional, open robotic-guided and percutaneous robotic-guided, pedicle screw placement. Eur Spine J 20:860–868PubMedPubMedCentralCrossRef

18.

Kim D, Lim JY, Shim KW et al (2017) Sacral reconstruction with a 3D-printed implant after hemisacrectomy in a patient with sacral osteosarcoma: 1‑year follow-up result. Yonsei Med J 58:453–457PubMedPubMedCentralCrossRef

19.

Kim MP, Ta AH, Ellsworth WA et al (2015) Three dimensional model for surgical planning in resection of thoracic tumors. Int J Surg Case Rep 16:127–129PubMedPubMedCentralCrossRef

20.

Li C, Yang M, Xie Y et al (2015) Application of the polystyrene model made by 3‑D printing rapid prototyping technology for operation planning in revision lumbar discectomy. J Orthop Sci 20:475–480PubMedCrossRef

21.

Lu S, Zhang YZ, Wang Z et al (2012) Accuracy and efficacy of thoracic pedicle screws in scoliosis with patient-specific drill template. Med Biol Eng Comput 50:751–758PubMedCrossRef

22.

Mao K, Wang Y, Xiao S et al (2010) Clinical application of computer-designed polystyrene models in complex severe spinal deformities: a pilot study. Eur Spine J 19:797–802PubMedPubMedCentralCrossRef

23.

Martelli N, Serrano C, van den Brink H et al (2016) Advantages and disadvantages of 3‑dimensional printing in surgery: a systematic review. Surgery 159:1485–1500PubMedCrossRef

24.

Merc M, Drstvensek I, Vogrin M et al (2013) A multi-level rapid prototyping drill guide template reduces the perforation risk of pedicle screw placement in the lumbar and sacral spine. Arch Orthop Trauma Surg 133:893–899PubMedCrossRef

25.

Merc M, Recnik G, Krajnc Z (2017) Lumbar and sacral pedicle screw placement using a template does not improve the midterm pain and disability outcome in comparison with free-hand method. Eur J Orthop Surg Traumatol 27:583–589PubMedCrossRef

26.

Mizutani J, Matsubara T, Fukuoka M et al (2008) Application of full-scale three-dimensional models in patients with rheumatoid cervical spine. Eur Spine J 17:644–649PubMedPubMedCentralCrossRef

27.

Mobbs RJ, Choy WJ, Wilson P et al (2018) L5 en-bloc vertebrectomy with customized reconstructive implant: comparison of patient-specific versus off-the-shelf implant. World Neurosurg 112:94–100PubMedCrossRef

28.

Nasser R, Yadla S, Maltenfort MG et al (2010) Complications in spine surgery: a review. J Neurosurg Spine 13:144–157PubMedCrossRef

29.

Otsuki B, Takemoto M, Fujibayashi S et al (2016) Utility of a custom screw insertion guide and a full-scale, color-coded 3D plaster model for guiding safe surgical exposure and screw insertion during spine revision surgery. J Neurosurg Spine 25:94–102PubMedCrossRef

30.

Pijpker PAJ, Kuijlen JMA, Kraeima J et al (2018) Three-dimensional planning and use of individualized osteotomy-guiding templates for surgical correction of kyphoscoliosis: a technical case report. World Neurosurg 119:113–117PubMedCrossRef

31.

Richter M, Cakir B, Schmidt R (2005) Cervical pedicle screws: conventional versus computer-assisted placement of cannulated screws. Spine (Phila Pa 1976) 30:2280–2287CrossRef

32.

Rong X, Wang B, Chen H et al (2016) Use of rapid prototyping drill template for the expansive open door laminoplasty: a cadaveric study. Clin Neurol Neurosurg 150:13–17PubMedCrossRef

33.

Siu TL, Rogers JM, Lin K et al (2018) Custom-made titanium 3‑dimensional printed Interbody cages for treatment of osteoporotic fracture-related spinal deformity. World Neurosurg 111:1–5PubMedCrossRef

34.

Spetzger U, Frasca M, König SA (2016) Surgical planning, manufacturing and implantation of an individualized cervical fusion titanium cage using patient-specific data. Eur Spine J 25:2239–2246PubMedCrossRef

35.

Sugawara T, Kaneyama S, Higashiyama N et al (2018) Prospective multicenter study of a multistep screw insertion technique using patient-specific screw guide templates for the cervical and thoracic spine. Spine (Phila Pa 1976) 43:1685–1694CrossRef

36.

Swartman B, Franke J, Schnurr C et al (2020) Digitaler OP. Unfallchirurg 123:849–855PubMedCrossRef

37.

Tack P, Victor J, Gemmel P et al (2016) 3D-printing techniques in a medical setting: a systematic literature review. BioMed Eng OnLine 15:115PubMedPubMedCentralCrossRef

38.

Thayaparan GK, Owbridge MG, Linden M et al (2020) Measuring the performance of patient-specific solutions for minimally invasive transforaminal lumbar interbody fusion surgery. J Clin Neurosci 71:43–50PubMedCrossRef

39.

Vaishya R, Vijay V, Vaish A et al (2018) Three-dimensional printing for complex orthopedic cases and trauma: a blessing. Apollo Med 15:51–54

40.

Wei F, Li Z, Liu Z et al (2020) Upper cervical spine reconstruction using customized 3D-printed vertebral body in 9 patients with primary tumors involving C2. Ann Transl Med 8:332–332PubMedPubMedCentralCrossRef

41.

Wei R, Guo W, Ji T et al (2017) One-step reconstruction with a 3D-printed, custom-made prosthesis after total en bloc sacrectomy: a technical note. Eur Spine J 26:1902–1909PubMedCrossRef

42.

Wei R, Guo W, Yang R et al (2019) Reconstruction of the pelvic ring after total en bloc sacrectomy using a 3D-printed sacral endoprosthesis with re-establishment of spinopelvic stability: a retrospective comparative study. Bone Joint J 101:880–888PubMedCrossRef

43.

Weiss MY, Melnyk R, Mix D et al (2019) Design and validation of a cervical laminectomy simulator using 3D printing and hydrogel phantoms. Oper Neurosurg 18:202–208CrossRef

44.

Xiao JR, Huang WD, Yang XH et al (2016) En bloc resection of primary malignant bone tumor in the cervical spine based on 3‑dimensional printing technology. Orthop Surg 8:171–178PubMedPubMedCentralCrossRef

45.

Yang M, Li C, Li Y et al (2015) Application of 3D rapid prototyping technology in posterior corrective surgery for Lenke 1 adolescent idiopathic scoliosis patients. Medicine 94:e582PubMedPubMedCentralCrossRef

Titel: 3D-Druck in der Wirbelsäulenchirurgie – Update
verfasst von: S. Roth
Prof. Dr. S. Sehmisch
PD Dr. S. Decker
Publikationsdatum: 17.02.2022
Verlag: Springer Medizin
Schlagwörter: Skoliose
Operationen am Rückenmark
Erschienen in: Die Unfallchirurgie / Ausgabe 5/2022
Print ISSN: 2731-7021
Elektronische ISSN: 2731-703X
DOI: https://doi.org/10.1007/s00113-022-01150-7

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