Serbest fibula osteokutanöz flebi dizaynında kullanılmak üzere ayarlanabilir şablon cihazı geliştirilmesi ve 3D modeller üzerinde konvansiyonel yöntemler ile karşılaştırılması
Development of an adjustbale osteotomy guide for usage on fibula osteocutaneous free flap design and comparing it with conventional technics on 3D models
Yazar: EGE TOPALOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. AHMET BİÇER
Ege Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Plastik Rekonstrüktif ve Estetik Cerrahi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Plastik ve Rekonstrüktif Cerrahi = Plastic and Reconstructive Surgery

Özet:
AMAÇ: Mandibula defektleri, konjenital sebepler ile, travma ile ya da tümör rezeksiyonu sonrası oluşabilmektedir. Yüzün simetrisinin sağlanması, çiğneme ve konuşma fonksiyonlarının hastaya tekrar kazandırılabilmesi açısından mandibulanın optimal rekonstrüksiyonu elzemdir. Bilindiği üzere günümüzde fibula serbest flebi özellikle malignitelere sekonder geniş ve segmenter mandibula defektlerinin rekonstrüksiyonunda altın standarttır. Fibula flebinin, mandibulaya uygun simetri ve fonksiyonu kazandırması için optimal şekillendirilmesi gerekmektedir. Flep şekillendirme aşamasını optimize etmek için CAD/CAM yöntemleri ile preoperatif planlama plastik cerrahi pratiğinde yerini almıştır. Ancak güncel teknikte, bilgisayar ortamında cerrahi planın gerçeğe aktarılabilmesi için her hastanın mandibula ve fibulasına özel olarak osteotomi şablonları üretilmesi gerekmektedir. Bu çalışmadaki amacımız, bilgisayar ortamında preoperatif dönemde yapılan sanal cerrahiyi, her hastaya özel şablon üretmeden, kendi dizaynımız olan ayarlanabilir şablon cihazı ile gerçeğe ne düzeyde aktarabildiğimizi test etmektir. 

GEREÇ VE YÖNTEM: Daha önce kliniğimiz tarafından, malign tümör rezeksiyonuna ya da travmaya sekonder mandibula defekti nedeniyle serbest fibula osteokutanöz flebi ile rekonstrüksiyon uygulanmış hastaların yazılı onamları alındıktan sonra hastane sistemin üzerinden alt ekstremite ve maksillofasyal bölgeye ait 3 boyutlu tomografi görüntülerine ait DICOM verileri temin edilmiştir. Bu görüntüler üzerinden hazırlanan 3 boyutlu maksilla, mandibula ve fibula modelleri 3 boyutlu yazıcılar ile basılmıştır. Her model 2 defa basılmış olup, bir grupta 5 model olacak şekilde 2 gruba dağılım sağlanmıştır. İlk grup modeller üzerinde oluşturulan mandibula defektleri herhangi bir preoperatif sanal planlama yapılmaksızın, oluşmuş defektin kliniğimizde konvansiyonel teknik olarak kabul gören tel şablon ile ölçü alınarak ve bu şablona uygun fibula osteotomileri yapılarak rekonstrükte edilmiştir. İkinci grup modeller üzerinde işleme başlanmadan önce bilgisayar ortamında sanal cerrahi planlama yöntemi ile mandibula defektleri oluşturulmuş ve bu defektler uygun fibula segmentleri ile rekonstrükte edilmiştir. Daha sonra sanal cerrahi planının gerçeğe aktarımı için fibula segment ölçüleri ve aralarındaki açılar kaydedilmiştir. Bu veri kullanılarak defektler preoperatif planlamaya uygun olarak oluşturtulmuş, fibula segmentleri uygun ölçü ve açılarda tarafımızca tasarlanmış olan ayarlanabilir şablon cihazı ile kesilmiştir. Her iki gruptaki modeller birbirlerine kıyasla rekonstrüksiyon sonrası sağlanan simetri oranları ve osteotomi süreleri ile karşılaştırılmıştır. İstatistiksel analizde iki grubun karşılaştırılması için Wilcoxon testi kullanılmıştır.

BULGULAR: Konvansiyonel teknik grubu ve sanal cerrahi planlama ve ayarlanabilir osteotomi şablonu grupları arasında yukarıda b1/b2, c1/c2, d1/d2, e1/e2, f1/f2, g1/g2, h1/h2 ve süre verileri karşılaştırıldı. b1/b2 (sağ taraf angulus – gnathion mesafesinin sola oranı) (b1/b2konv: 95, IKR: 3; b1/b2SCP: 99, IKR: 2), d1/d2 (sağ taraf angulus – orta hat mesafesinin sola oranı) (d1/d2konv: 95, IKR: 4; d1/d2SCP: 98, IKR: 4) ve süre (sürekonv: 20, IKR: 9; süreSCP: 14, IKR: 4) değerleri arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlı bulundu. P değerleri b1/b2: 0,043, d1/d2: 0,041 ve süre: 0,042 olarak bulundu. Gruplar arasında yapılan diğer parametrelerin karşılaştırılmasında anlamlı fark elde edilememiş olsa da SCP + AOŞ grubuna ait oranların ortalama ve ortanca değerlerinin daha yüksek olması yönünde bir trend olduğu görüldü.

SONUÇ: Sanal cerrahi planlama ve ayarlanabilir osteotomi şablonu ile rekonstrüksiyon uygulanan modellerde, konvansiyonel teknik ile şekillendirilen modellere kıyasla belli mesafe ölçümlerinde mandibulada daha iyi simetri elde edildiği ve planlama sürecinin osteotomi sürelerini belirgin şekilde kısalttığı görülmüştür. Bulgularımız, literatüre paralel niteliktedir.

Anahtar Kelimeler: Mandibula rekonstrüksiyonu, Fibula Flebi, CAD/CAM, Sanal cerrahi planlama, Ayarlanabilir osteotomi şablonu

Abstract:
AIM: Defects of the mandible can be congenital or acquired secondary to trauma or tumor resection. Reestablishing facial symmetry, masticatory and verbal functions are the hallmarks of mandibular reconstruction. Fibula osteocutaneous free flap is widely accepted as the gold standard technic in mandible reconstruction, especially for large and segmental defects of the mandible secondary to tumor resection. It is essential to optimally "shape" the fibular flap so that the reconstruction could provide symmetry and function to the neo-mandible. Preoperative planning of mandibular reconstruction with CAD/CAM technics have gained popularity in the plastic surgery practice to optimize the shaping of the flap. However, the current trend is towards producing individual cutting guides, designed by the virtual surgical planning process, by the help of 3d printing technology. Our aim in this study is to use the adjustable cutting guide with virtual planning strategy, thus eliminating the need for producing individual cutting guides for each patient.

MATERIALS AND METHODS: Five patients who have had previous mandibular reconstruction with free fibula flap due to mandibular defects secondary to malignant tumors or trauma were included in this study. Informed consent forms regarding the study had been obtained from all patients. DICOM data of Maxillofacial and lower extremity three-dimensional computed tomography had been obtained through our hospital's online archiving system. Three dimensional virtual models of maxilla, mandible and fibula of each patient had been formed using specialized software and these models were then 3d printed. Each model had been 3d printed twice to separate them into two groups of five. Mandibular defects in the group 1 models had been reconstructed with the fibula models shaped via the accepted "conventional" technic of our clinic, which constitutes of creating a template of the defect from a bendable material like an IMF wire. For the models in group 2, "preoperative" virtual surgical planning was done. Mandibular defects were first created then the appropriate fibular segments were used to reconstruct the defect on virtual grounds. Data obtained from the VSP process regarding the length of the fibular segments and the angles between them had been noted. Then the mandibular defects were created on 3d printed models and fibular segments were cut using the adjustable cutting guide, in line with the data obtained from VSP process. Each model was compared to its counterpart in the other group on the symmetry ratios achieved for the neomandible and the duration of the osteotomies for the fibular flap. Wilcoxon test was used for statistical comparison between groups.

RESULTS: b1/b2, c1/c2, d1/d2, e1/e2, f1/f2, g1/g2, h1/h2 and osteotomy duration metrics were compared between conventional techic group and virtual surgical planning and adjustable osteotomy guide group. Difference of b1/b2 (ratio of right side angulus – gnathion distance to left side) (b1/b2conv: 95, IQR: 3; b1/b2VSP: 99, IQR: 2), d1/d2 (ratio of right side angulus – midline distance to left side) (d1/d2conv: 95, IQR: 4; d1/d2VSP: 98, IQR: 4) and duration (durationconv: 20, IQR: 9; durationVSP: 14, IQR: 4) between groups were found to be statistically significant. P values for b1/b2: 0,043, d1/d2: 0,041 ve duration: 0,042. Although there were no statistically significant difference among other metrics compared between groups, there was trend towards higher mean and median values for virtual surgical planning and adjustable osteotomy guide group.

CONCLUSION: According to data and statistical analysis, virtual surgical planning and adjustable osteotomy guide group prevails in certain aspects regarding achieved symmetry and the duration of the ostetomy process when compared with the conventional technic group. Our findings regarding the subject are inline with the literature.

Keywords: Mandible Reconstruction, Fibula Flap, CAD/CAM, Virtual Surgical Planing, Adjustable osteotomy guide