Les modèles de simulation osseuse imprimés en 3D révolutionnent la formation médicale, la planification chirurgicale, la recherche et le développement de dispositifs médicaux en offrant aux professionnels de santé, aux chercheurs et aux ingénieurs des répliques réalistes et personnalisées des structures squelettiques des patients.
La production en interne de modèles de simulation osseuse offre un certain nombre d'avantages par rapport aux méthodes traditionnelles qui utilisent des os provenant de cadavres ou des modèles génériques sous-traités : diminution des coûts, réduction des délais d'attente et possibilité de créer des géométries personnalisées ou spécifiques à chaque patient.
Afin de déterminer quels sont les matériaux les plus proches de l'os parmi notre vaste gamme, nous avons recueilli les retours détaillés de huit praticiens partenaires, ainsi que de certains de leurs collègues, tous très expérimentés en forage et découpe osseuse.
- Ces collaborateurs ont reçu une série de modèles osseux basés sur les scans de leurs propres patients et imprimés dans une série de matériaux différents.
- Ils ont ensuite effectué des procédures standard sur ces modèles, notamment la coupe et le perçage à l'aide de forets, de scies et d'alésoirs.
- Leurs retours qualitatifs ont été recueillis par visioconférence, et leurs retours quantitatifs ont été collectés à l’aide d’une grille d’évaluation prenant en compte une série de caractéristiques similaires à celles des os.
- Les matériaux recommandés ont été déterminés sur la base du score de performance global et ces résultats ont été confirmés par les retours qualitatifs.
Deux matériaux, BioMed Durable Resin et Rigid 4000 Resin, sont actuellement recommandés pour les modèles de simulation osseuse. Téléchargez le guide complet d'utilisation de l'impression 3D par stéréolithographie (SLA) pour la fabrication en interne de modèles anatomiques osseux destinés à la coupe et au perçage, afin de découvrir le processus étape par étape.
Consultez notre équipe commerciale médicale
Que vous souhaitiez produire des outils chirurgicaux adaptés à chaque patient ou développer un prototype de dispositif médical cardiaque, notre équipe est à votre disposition pour vous assister. L'équipe de Formlabs Medical est composée de spécialistes dévoués qui savent exactement comment vous soutenir et répondre aux besoins de votre entreprise.
Qu'est-ce qu'un modèle de simulation osseuse ?
Les modèles de simulation osseuse sont des modèles anatomiques fonctionnels qui présentent des propriétés mécaniques similaires à celles de l'os réel lorsqu'ils sont coupés ou percés. Ces modèles sont souvent utilisés dans le cadre de la formation médicale pour la pratique et l'entraînement en chirurgie. Parfois, ces modèles sont créés à partir de scans de patients afin de modéliser l'anatomie associée à un cas chirurgical spécifique. Dans ces cas, les modèles sont utilisés par les praticiens pour s'entraîner à une approche particulière avant l'opération réelle, et peuvent même être stérilisés pour être utilisés au bloc opératoire par le chirurgien. Dans d'autres cas, les modèles de simulation osseuse peuvent être utilisés par les développeurs de dispositifs médicaux pour tester l'ajustement et le fonctionnement des outils en contact avec l'os, tels que les guides de coupe et les gabarits.
Modèles pour pratiquer des ostéotomies nasales, imprimés en Rigid 4000 Resin et polymérisés sans chaleur (à gauche) et en BioMed Durable Resin (à droite), avec l'aimable autorisation du Dr Lauren Schlegel du Beth Israel Deaconess Medical Center.
Modèle de colonne vertébrale imprimé en Rigid 4000 Resin et polymérisé sans chaleur.
Choisir le bon matériau pour l'impression 3D de modèles de simulation osseuse
Nous recommandons principalement BioMed Durable Resin comme matériau d'impression 3D de modèles de simulation osseuse. BioMed Durable Resin est un matériau transparent conçu pour les applications biocompatibles nécessitant des pièces résistantes aux chocs, aux éclats et à l'abrasion. Bien qu'elle soit transparente, BioMed Durable Resin a obtenu les meilleures performances mécaniques, similaires à celle de l'os. Certains participants aux tests ont même déclaré préférer la transparence de ce matériau à celle des modèles osseux opaques standard, car elle permettait une meilleure visualisation de la procédure pratiquée. La radio-opacité de BioMed Durable Resin est d'environ 84 UH, ce qui est inférieur à la plupart des types d'os, mais reste visible par tomodensitométrie (TDM). Les pièces imprimées en BioMed Durable Resin peuvent être stérilisées et conviennent donc à une utilisation au bloc opératoire à des fins de planification chirurgicale.
« BioMed Durable reproduit parfaitement la légère flexibilité des os fins et génère des fractures réalistes sous contrainte. Grâce à sa facilité d'impression, ce matériau est idéal pour la simulation médicale. »
Dr Lauren Schlegel, MD, Centre médical Beth Israel Deaconess
Notre deuxième recommandation pour les modèles de simulation osseuse est Rigid 4000 Resin polymérisée sans chaleur. Rigid 4000 Resin n'a pas obtenu un score aussi élevé que BioMed Durable Resin en termes de similitude mécanique avec l'os, mais reste néanmoins l'un des meilleurs choix. Ce matériau a particulièrement séduit les participants aux tests qui souhaitaient des modèles opaques. La polymérisation sans chaleur permet à l'utilisateur de différencier les propriétés mécaniques de l'extérieur du modèle de celles de l'intérieur, afin de mieux simuler les différences mécaniques entre l'os spongieux et l'os compact. La radio-opacité de Rigid 4000 Resin est de 341 UH, ce qui correspond approximativement à celle de l'os spongieux.
De plus amples informations sur la procédure utilisée pour déterminer ces valeurs de radio-opacité sont disponibles ici.
| BioMed Durable Resin | Rigid 4000 Resin* | |
|---|---|---|
| Performance mécanique | ★★★★★ | ★★★☆☆ |
| Ressemblance visuelle avec l'os | ☆☆☆☆☆ | ★★★★☆ |
| Similitude de radio-opacité avec l’os | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ |
| Biocompatible | ✔ | ✘ |
| Stérilisable | ✔ | ✘ |
*Lors de la production de ces modèles, Rigid 4000 Resin est polymérisée sans chaleur. Pour des instructions complètes sur la post-polymérisation, téléchargez le guide.
Modèles anatomiques de simulation osseuse imprimés en Rigid 4000 Resin polymérisée sans chaleur (à gauche) et en BioMed Durable Resin (à droite).
« BioMed Durable de Formlabs est ma résine préférée pour créer des modèles osseux. La transparence de ce matériau est pour moi son atout majeur en contexte clinique, car elle permet d'identifier facilement tous les repères anatomiques essentiels en vue d'une intervention chirurgicale. Dans mon cabinet, BioMed Durable est également utilisée pour l'enseignement et la formation, pour que les débutants puissent bien identifier toutes les structures importantes pendant les interventions. »
Desmond Tan, BVSc (Hons), DACVS-SA, vétérinaire spécialisé en chirurgie orthopédique, Alfred Veterinary Orthopedics
Échantillons de BioMed Resin
Chaque échantillon de BioMed Resin présente des motifs en relief et en creux, des épaisseurs de découpe de 0,5 à 2,0 mm, ainsi que des informations réglementaires propres à cette résine.
Résines biocompatibles Formlabs : un guide complet pour choisir le bon matériau
Ce document a pour but d'aider les utilisateurs à comparer nos offres biocompatibles et à déterminer l'ajustement le mieux adapté à leurs applications médicales.
Conception et impression de modèles de simulation osseuse, étape par étape
Segmentation de l'anatomie osseuse à partir du scan d'un patient, réalisée avec le logiciel Materialise Mimics Innovation Suite.
Conception
Commencez par obtenir une image scanner, IRM ou échographie 3D de l'anatomie osseuse d’intérêt, puis segmentez-la à l’aide de votre logiciel de segmentation habituel. Certains modèles osseux peuvent nécessiter des modifications supplémentaires pour pouvoir être imprimés correctement. Dans certains cas, vous devrez peut-être ajouter des trous pour le drainage ou épaissir les zones les plus fragiles. Assurez-vous que le modèle fini est conforme aux instructions de conception de Formlabs pour les imprimantes de la série Form 4, Form 3B, ou Form 3L/3BL.
Exemple d'orientation à privilégier pour une pièce allongée. L'angle prononcé de l'impression lui permet d'être largement autoportante, ce qui réduit la densité des supports et permet de placer davantage de pièces sur la plateforme de fabrication. Modèle fourni gracieusement par le Dr Desmond Tan d'Alfred Veterinary Orthopedics via Alogus Innovation.
Impression
Importez votre fichier dans PreForm. Configurez l'impression en l'orientant, en ajoutant des supports et en positionnant les pièces sur la plateforme de fabrication. Si nécessaire, les identifiants du patient peuvent être ajoutés à la base d'impression ou à la pièce avant de lancer l'impression.
Avertissement : pour une conformité et une biocompatibilité totales, BioMed Durable Resin nécessite un bac à résine et une plateforme de fabrication dédiés. Une conformité et une biocompatibilité totales ne sont pas nécessairement requises pour toutes les applications de simulation osseuse.
Modèle d'ilium imprimé en Rigid 4000 Resin directement à la sortie de la Form 4B.
Post-traitement
Après l'impression, retirez la pièce de la plateforme de fabrication et lavez-la dans la Form Wash ou la Form Wash L. Retirez les supports, lavez à nouveau et laissez sécher les pièces avant de suivre les instructions de polymérisation. Consultez le livre blanc pour connaître le temps de post-polymérisation nécessaire pour obtenir des performances mécaniques plus proches de celles de l'os.
Avertissement : pour une conformité et une biocompatibilité totales, BioMed Durable Resin nécessite une Form Wash ou Form Wash L dédiée. N'utilisez cette Form Wash ou Form Wash L qu'avec d'autres résines biocompatibles Formlabs.
Biocompatibilité et stérilisation
BioMed Durable Resin est un matériau certifié ISO 10993 et de classe VI USP. Il est fabriqué dans une installation certifiée ISO 13485 et enregistrée auprès de la Food and Drug Administration (FDA). Il peut être utilisé dans des applications nécessitant un contact prolongé avec la peau et les muqueuses (> 30 jours), ainsi que pour des dispositifs médicaux communiquant vers l'extérieur en contact temporaire avec les tissus, l’os ou la dentine (≤24 heures). BioMed Durable Resin peut être stérilisée par la vapeur, les rayonnements gamma, l'oxyde d'éthylène ou par faisceau d’électrons (E-Beam). Les recommandations et résultats de stérilisation pour BioMed Durable Resin sont disponibles sur demande.
Rigid 4000 Resin est un matériau d'ingénierie standard qui n'a pas été développé spécifiquement pour des applications médicales. Pour cette raison, Rigid 4000 Resin n'a pas été testée pour sa biocompatibilité et ne dispose actuellement d'aucune recommandation en matière de stérilisation ou de désinfection.
Stérilisation des modèles imprimés en 3D avec STERIS et Formlabs
Bien que la stérilisation des pièces imprimées en 3D soit une étape importante à prendre en compte, il peut être difficile de trouver les informations pertinentes. Découvrez comment les pièces imprimées en 3D sont utilisées chez STERIS, l'un des principaux fournisseurs de produits de prévention des infections et d'autres produits interventionnels.
Impression 3D en interne
Les modèles de simulation osseuse offrent de nombreux avantages pour la formation et l'enseignement médical, la planification chirurgicale, la recherche et le développement de dispositifs médicaux. L'impression 3D de modèles de simulation osseuse en interne est moins coûteuse, plus rapide et plus personnalisable que l'utilisation d'os provenant de cadavres ou de modèles génériques externalisés. Grâce à l'option de modèles stérilisables, les modèles de simulation osseuse peuvent même être introduits dans les blocs opératoires pour servir de référence pendant les interventions chirurgicales.
Téléchargez le guide d’application complet pour en savoir plus, ou découvrez la Form 4B pour commencer à imprimer. Consultez un expert en impression 3D pour découvrir comment cette technologie peut vous aider à atteindre vos objectifs.
