Application of individual 3D-printed navigation systems during corrective osteotomy of the femur in patients with knee osteoarthritis

The article describes the principles of designing individual navigation systems manufactured in the laboratory of medical 3D-printing of the SI «Institute of Traumatology and Orthopedics of the NAMS of Ukraine». The described experience confirms the expediency and effectiveness of using additive technologies in orthopedics and traumatology. The use of individual navigation systems when performing osteotomies ensures the accuracy of the operation, reduces the number of intraoperative X-rays and the total time of the operation.

References

1. Mondschein R.J., Kanitkar A., Williams C.B. et al. (2017) Polymer structure-property requirements for stereolithographic 3D printing of soft tissue engineering scaffolds. Biomaterials, 140: 170–188. doi: 10.1016/j.biomaterials.2017.06.005.
2. Jeng J.-Y., Konovalov A.N., Popov V.K. et al. (2016) Projection stereolithography of biocompatible polymer structures. Perspektivnyye materialy, 6: 30–36.
3. Zhu W., Ma X., Gou M. et al. (2016) 3D printing of functional biomaterials for tissue engineering. Curr. Opin Biotechnol., 40: 103–112. doi: 10.1016/j.copbio.2016.03.014.
4. Cecchinato R., Berjano P., Zerbi A. et al. (2019) Pedicle screw insertion with patient-specific 3D-printed guides based on low-dose CT scan is more accurate than free-hand technique in spine deformity patients: a prospective, randomized clinical trial. Eur. Spine J., 28(7): 1712–1723. doi:10.1007/s00586-019-05978-3.
5. Matias M., Zenha H., Costa H. (2017) Three-Dimensional Printing: Custom-Made Implants for Craniomaxillofacial Reconstructive Surgery. Craniomaxillofac Trauma Reconstr., 10(2): 89–98. doi: 10.1055/s-0036-1594277.
6. Гайко Г.В., Галузинський О.А., Бурбурська С.В. (2018) Використання 3d-моделювання з виготовленням пластикового прототипу у передопераційній підготовці хворих із переломами таза (клінічні приклади). Вісник ортопедії, травматології та протезування, 4(99): 4–11.
7. Косяков О.М., Вовк В.В., Туз Є.В. та ін. (2019) Можливості заміщення кісткової тканини в ділянці колінного суглобу з використанням адитивних технологій. Зб. наук. пр. 18-го З’їзду ортопедів-травматологів України, с. 92–93.
8. Lal H., Patralekh M.K. (2018) 3D printing and its applications in orthopaedic trauma: A technological marvel. J. Clin. Orthop. Trauma, 9(3): 260–268. doi: 10.1016/j.jcot.2018.07.022.
9. Javaid M., Haleem A. (2019) Current status and challenges of Additive manufacturing in orthopaedics: An overview. J. Clin. Orthop. Trauma, 10(2): 380–386. doi: 10.1016/j.jcot.2018.05.008.
10. Radermacher K., Protheine F., Zimolong A. et al. (1997) Image Guided Orthopedic Surgery Using Individual Templates. CVRMed-MRCAS’97, pp. 606–615.
11. Radermacher K., Staudte H.W., Rau G. (1995) Computer Assisted Orthopedic Surgery by Means of Individual Templates. Proc. 3. Eur. Conf. on Engng. and Med. Florenz, abstr. Page(s)/Article-Nr.: 348–348.
12. Radermacher K., Staudte H.W., Rau G. (1995) Technique for Better Execution of CT Scan Planned Orthopedic Surgery on Bone Structures Computer assisted radiology. Hrsg. H. U. Lemke [u.a.] Berlin [u.a.] Page(s)/Article-Nr.: 933–938.
13. Radermacher K., Staudte H.W., Rau G. (1998) CT Image Based Planning and Execution of Interventions in Orthopedic Surgery Using Individual Templates-Experimental Results and Aspects of Clinical Applications. Computer Assisted Orthopedic Surgery: (CAOS); [Composed of papers presented during the 95’ and 96’ CAOS Symposia, held at the University of Bern]/Nolte, L.-P. [u.a.] Hrsg. Page(s)/Article-Nr.: 42–52.
14. George M., Aroom K.R., Hawes H.G. et al. (2017) 3D Printed Surgical Instruments: The Design and Fabrication Process. World J. Surg., 41(1): 314–319. doi: 10.1007/s00268-016-3814-5.
15. Louvrier A., Marty P., Barrabé A. et al. (2017) How useful is 3D printing in maxillofacial surgery? J. Stomatol. Oral. Maxillofac. Surg., 118(4): 206–212. doi:10.1016/j.jormas.2017.07.002.
16. Docquier P.L., Paul L., TranDuy V. (2016) Surgical navigation in paediatric orthopaedics. EFORT Open Rev., 1: 152–159. DOI: 10.1302/2058-5241.1.000009.
17. Осадчук Т.І., Калашніков А.В., Хиць О.В. (2021) Гонартроз: поширеність та диференційний підхід до ендопротезування. Укр. мед. часопис, 6(146). http://www.umj.com.ua/article/222998.
18. Осадчук Т.І., Калашніков А.В., Хиць О.В. (2022) Порівняльні результати ендопротезування колінного суглоба у хворих на гонартроз із застосуванням та без застосування джгута. Укр. мед. часопис, 1–2(147–148). http://www.umj.com.ua/article/228648.
19. Backstein D., Mogar G., Hanna S. et al. (2007) Long-term follow up of distal femoral varus osteotomy of the knee. J. Arthroplasty, 22 (Suppl. 1): 2–6.
20. Vaishya R., Patralekh M.K., Vaish A. et al. (2018) Publication trends and knowledge mapping in 3D printing in orthopaedics. J. Clin. Orthop. Trauma, 9(3): 194–201. doi: 10.1016/j.jcot.2018.07.006.
21. Lam K.Y., Mark C.W.M., Yee S.Y. (2021) Office 3D-printing in paediatric orthopaedics: the orthopaedic surgeon’s guide. Transl. Pediatr., 10(3): 474–484. doi: 10.21037/tp-20-236.
22. Goetstouwers S., Kempink D., The B. et al. (2022) Three-dimensional printing in paediatric orthopaedic surgery. World J. Orthop., 13(1): 1–10. doi: 10.5312/wjo.v13.i1.1.
23. Brouwer R.W., Raaij van T.M., Bierma-Zeinstra S.M. et al. (2007) Osteotomy for treating knee osteoarthritis. Cochrane Database Syst. Rev., 18: CD004019.
24. Brinkman J.M., Lobenhoffer P., Agneskircher J.D. et al. (2008) Osteotomies around the knee: patient selection, stability of fixation and bone healing in high tibial osteotomies. J. Bone Joint Surg. Br., 90: 1548–1557.