A low invasiveness patient’s specific template for spine surgery

Abstract

Free-hand pedicle screw placement is still conventional in surgery, although it has potentially high risks. The surgical procedures such as pedicle screw placement are usually designed based on medical imaging, but during surgery, the procedures are not normally followed due to the fact that some points are missed in two-dimensional images and seen only during surgery. In this regards, some highly accurate computer-assisted systems have been proposed and are currently used. Moreover, it is possible to reduce or completely avoid hand working by applying modern digital technology. Therefore, using these technologies has remarkable advantages. In this study, we have presented a new approach of pedicle screw placement in the lumbar and sacral regions using a specific drill guide template. The template was created by additive manufacturing technology and was verified in a clinical study as well. The main aim of this research includes the following: design, analyze, manufacture and evaluate the accuracy of a new patient-specific drill guide template, for lumbar pedicle screw placement, and compare the template to the free-hand technique under fluoroscopy supervision. Our results show that the incidence of cortex perforation is substantially reduced compared to existing methods. Finally, we believe that this approach remarkably lowers the incidence of cortex perforation and could be potentially used in clinical applications, particularly in certain selected cases.

<p>Present and future for technologies to develop patient-specific medical devices: a systematic review approach</p>

“…The integration of BIOCAD+CAD+RP was used in 27 cases 10,34–54. The authors described PSI and RP applications.…”

“…From the RE + CAD + CAE + RP technologies, other types of personalized products have been generated, such as pre-operative devices adjusted to bone geometry 34,36,37,40–42,45,50,59,61,66,67,94–96. These researchers used common practices for product development such as bone reconstruction software and performing alignment and healthy bone symmetry operations on the affected area.…”

Comparative Analysis of Pedicle Screw Placement in Children with Congenital Scoliosis: Freehand Technique <i>(in vivo)<i> and Guide Templates <i>(in vitro)<i>

“…Имеются также исследования, посвященные вопросам использования Шн для установки Тв в грудном [11,[37][38][39][40] и поясничном отделах позвоночника [12,41,42]. Рядом авторов опубликованы работы, где анализируется корректность положения Тв, установленных при помощи Шн как в грудном, так и в поясничном отделах позвоночника [13,43].…”

“…в большей части публикаций дизайн исследования заключался в предварительной отработке конструктивных особенностей формы Шн и установке Тв в пластиковые модели позвонков, полученных путем прототипирования на основании данных МскТ позвоночника пациентов, с оценкой корректности положения винтов в прототипированных сегментах позвоночного столба. затем, вторым этапом, в ходе хирургического вмешательства винтовые опорные элементы устанавливали при помощи Шн in vivo и проводили анализ корректности их положения относительно костных структур позвонков [10,11,13,29,30,32,33,[35][36][37][38]42]. в некоторых исследованиях вместо пластиковых моделей позвоночника использовали прототипы, напечатанные из гипса [39].…”

“…некоторые авторы осуществляли установку Тв при помощи Шн непосредственно in vivo, в ходе хирургического вмешательства, не проводя предварительный этап прототипирования оперируемого сегмента позвоночника [34,40,41,43]. в целом, по данным литературы, в проведенных исследованиях in vivo при помощи Шн было установлено от 6 до 582 винтов (всего -2323 винта) [10][11][12][13][29][30][31][32][33][34][35][36][37][38][39][40][41][42][43].…”