Avaliação da superfície de contato entre a placa terminal vertebral e o paciente impresso em 3D

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 12505 (2022) Citar este artigo

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Estudo biomecânico. Avaliar o desempenho da superfície de contato para gaiolas específicas do paciente impressas em 3D usando reconstruções de placas terminais 3D por tomografia computadorizada em comparação com a superfície de contato de gaiolas comerciais. Estratégias anteriores para melhorar a superfície de contato entre o dispositivo e a placa terminal foram empregadas para atenuar o risco de subsidência da gaiola. Gaiolas específicas do paciente foram usadas para ajudar, mas apenas estudos de elementos finitos avaliaram a eficácia dessa abordagem. Existe uma possível incompatibilidade entre a imagem da placa terminal da tomografia computadorizada usada para gerar a gaiola e a anatomia da placa terminal óssea real que pode limitar o desempenho das gaiolas. Um modelo cadavérico é usado para investigar a possível incompatibilidade entre gaiolas específicas do paciente impressas em 3D e a placa terminal e compará-las com gaiolas disponíveis comercialmente (Medtronic Fuse e Capstone). Área de contato e estresse de contato foram usados ​​como desfechos. Quando a gaiola PS foi comparada à gaiola Capstone, a área de contato média obtida foi de 100 ± 23,6 mm2 e 57,5 ​​± 13,7 mm2, respectivamente (p < 0,001). Quando comparada com a gaiola Fuse, a área de contato média foi de 104,8 ± 39,6 mm2 e 55,2 ± 35,1 mm2, respectivamente (p < 0,001). As gaiolas específicas do paciente melhoram a área de contato entre o implante e a superfície da placa terminal, reduzindo a tensão de contato e o risco de subsidência do implante durante as cirurgias LIF.

A artrodese intersomática lombar (LIF) tem sido amplamente utilizada para o tratamento de diversas patologias na coluna lombar, mas diversas complicações têm sido descritas1,2. A subsidência do implante, definida quando a gaiola penetra uma ou ambas as placas terminais dos corpos vertebrais adjacentes, continua sendo o desafio mais comum a ser superado. Pode causar perda da lordose segmentar, recidiva da compressão foraminal, instabilidade e dor3. Várias estratégias podem ser usadas para ajudar a reduzir a incidência de subsidência, incluindo o uso de diferentes materiais de gaiola, abordagens cirúrgicas alternativas permitindo a colocação de gaiolas maiores e aumentando a área total de contato entre a gaiola e a placa motora do corpo vertebral4,5, 6.

A prototipagem rápida (PR) está entre as opções para aumentar a área de contato entre o dispositivo de fusão intersomática e a placa terminal. Ele facilita o desenvolvimento de um implante tridimensional (3D) customizado que se adapta à anatomia óssea da placa motora do paciente, aumentando assim a área de contato quando comparado aos implantes disponíveis comercialmente7,8. Essa estratégia pode desempenhar um papel crítico em abordagens posteriores usando gaiolas de fusão intersomática posterior (PIF), uma vez que a pequena janela de dissecção limita o tamanho que pode ser colocado dentro do espaço discal.

Alguns trabalhos estudaram a eficácia de implantes conformacionais para LIF usando modelos de elementos finitos (FE)9,10,11, mas eles têm uma correspondência perfeita da área de seção transversal entre o modelo ósseo 3D digital e o modelo gaiola 3D digital, que é não se espera que aconteça no cenário clínico devido à preparação da placa motora e às limitações de fabricação do implante.

As configurações usadas no protocolo de exames de tomografia computadorizada (TC) clínica podem apresentar limitações para o modelo de implante personalizado devido à restrição de resolução 12. Além disso, os parâmetros de processamento da impressora 3D, como a orientação da peça e a espessura da camada, podem influenciar a resolução final do 3D dispositivo impresso13,14. Digitalmente, o implante e o modelo ósseo podem corresponder, mas haveria uma incompatibilidade no implante impresso em 3D resultante e na superfície óssea real, e a gaiola PS deve ser colocada exatamente na mesma posição que foi planejada digitalmente para ser eficaz. Embora intuitivamente, um projeto específico do paciente (PS) deva resultar em uma maior área de contato, o significado real não é conhecido no modelo in vitro apenas no modelo de elemento finito menos clínico.