3-D-Druck zu helfen, gefoltert Knochen

Für einen letzten Fall, Dr. David Frumberg musste herausfinden, wie er im Begriff war, zu beheben, das linke Bein seines Patienten, ein 14-jähriges Mädchen.

„Sie hat eine abnorme Verbindung zwischen diesen beiden Knochen, und Sie fehlt die Hälfte Ihrer tibia,“ sagte Frumberg, assistant professor für Orthopädie und rehabilitation. „Hatten Sie jemals Schmerzen an der Außenseite des Fußes? Es ist schrecklich, und Sie erfährt, dass Sie bei jedem Schritt.“

Es ist ein schwieriger Fall, und X-Strahlen und CT-scans nicht geben ihm genügend Informationen zu gehen. Um besser zu verstehen, was Los war, Frumberg ging an das Center for Engineering Innovation & Design (CEID), um eine 3-D-gedruckte Modell der Gelenke. Nachdem das Modell erlaubt ihn zu halten, das problem in die hand, drehen es um, und helfen Sie ihm sehen, was er konnte, nicht vor.

„Für mich ist das Modell hilft in so viele Möglichkeiten“, sagte er. „Es hilft mir, kommen mit einem plan, es hilft mir, herauszufinden, die Beziehungen zwischen all den verschiedenen komplexen Missbildungen, und was repariert werden muss und was nicht.“

Es ist eine von mehreren Knochen-Modelle, die Frumberg gehabt hat, gedruckt in der CEID im letzten Jahr. Sie sind besonders nützlich für die eher komplizierten Fälle und gehen einen langen Weg, um zu reduzieren die Menge der Vermutungen. Und wenn jetzt eröffnet er einen Patienten, es sind nicht so viele überraschungen, zu arbeiten, out-on-the-fly. „Jedes mal, wenn ich ein Modell, es ändert meinen plan 100%,“ sagte er.

Weil seine Verfahren beinhalten nicht nur eine Menge der Teile, sondern Teile, die oft nicht so Aussehen, wie alles, was er gesehen hat in den vorangegangenen Fällen. Vielen Fällen in den Bereich der Orthopädie fallen unter die „routine“ – Kategorie, das heißt, Sie benötigen lehrbuch-Stil Kenntnisse von standard-Behandlungen. Frumberg ist spezialisiert auf die andere Art.

„Ich sehe nie die gleichen Patienten und ich habe selten führen Sie den gleichen Vorgang,“ sagte er. „Meine Arbeit ist diese: Wie nehme ich diese eindeutig abnorme Körper und was kann ich tun, das beste für den Patienten? Es ist diese Art von kritischem denken, dass macht es für mich interessant.“

Seinen Fokus auf die ungewöhnliche Fälle ist, wie er kam, um auf den Fall eines 11-jährigen Mädchens aus dem Mittleren Osten. Ihre Familie zog in die USA im letzten Jahr und wurde gelenkt in Richtung Frumberg wegen der Komplexität der Ihr Zustand.

„Die Hälfte außerhalb von Ihrem Bein nicht gut wachsen, und als ein Ergebnis, Sie hat eine deutliche Missbildung. Sie können sehen, Ihre tibia, Sprunggelenk und Fuß sind alle falsch, und das Bein ist viel kürzer.“

Der erste Teil der Behandlung war eine komplizierte Rekonstruktion des Fuß-und Sprunggelenk. Ein paar Monate später brachte er Sie zurück, um Sie zu verlängern Ihr Bein. Der erste Teil war wie „neun Verfahren in einem“, sagte er und konnte viele Stunden dauern. Die 3-D-Modell dazu beigetragen, eine Menge mit seiner Planung. „Ohne das Modell hatte ich eine Liste von Optionen für die Behandlung, aber auf einmal hielt ich das Modell in meiner hand ich wusste genau, was ich tun wollte,“ Frumberg sagte.

Der Weg Frumberg entdeckt den Wert der 3-D-Modelle ist typisch, wie eine Menge Dinge passieren, an die CEID. Er kam zum ersten mal die makerspace suchen, um seine laser-cutter zu entwickeln ein raster, das würde besser zu gewährleisten, die die richtige Ausrichtung der Knochen. Er warf einen Blick rund um den Raum und bekam einige neue Ideen. „Es waren Schüler, die es tun die erstaunlichsten Dinge.“

Er fragte Sie über die 3-D-Drucker, und der ehemalige CEID Kollegen Dante Archangeli ’17 brachte einige Proben gemacht, für die andere ärzte und gesagt Frumberg kommen wieder, wenn er jemals eine Falle, die man nutzen könnte.

„Ein paar Wochen später kam er zurück und sagte, „ich habe eine für Euch'“, Archangeli sagte.

Archangeli dann Sprach Sean Lisse, ein Bewohner in der Radiologie, die schon viel Zeit damit verbringen, auf der CEID arbeitet an seinem eigenen Projekt. Lisse konvertiert man die scans in den Formaten, die verwendet werden können mit dem 3-D-Drucker. Dann überreichte er Sie Archangeli, wer hat die Druck.

Archangeli, sagte der CEID Drucker geholfen haben, eine Menge ärzte, die sich etwas für die Knochen, aber andere haben gefragt, für Modelle von Neuronen und verschiedenen Organen. Es kann ein paar Stunden dauern, um zu drucken Sie sich die Modelle aber nur etwa 15 Minuten Vorbereitungszeit. Und jedes Modell kostet nur ein paar Dollar.

„Ich denke, es gibt keine andere Technologie, die in der Lage wäre zu machen die Dinge, die er will, aus,“ Archangeli sagte.

Ein weiterer CEID regelmäßige, Brian Beitler ’19, ein Yale medical student, der vor kurzem sein Studium mit einem Abschluss in Maschinenbau und molekulare biophysikalische & Biochemie, hat sich da übernommen für Lisse bei der Aufbereitung der scans für die 3-D-Drucker. Er begleitet hat Frumberg im op-Saal, und auch dort sind die 3-D-Modelle in handliches kommen. „Er wird oft beziehen sich auf das Modell in den op-Raum selbst“, sagte er. „Jemand am Rande des Raumes wird im wesentlichen halten Sie das Modell so, dass er es sehen kann.“

In der Tat, Frumberg hat sich so etwas wie ein Anwalt für die 3-D-Modelle, sprechen Sie mit anderen Orthopäden.

„Nun, ich habe alle diese Fälle, ich erzähle meinen Kollegen, dass es verfügbar ist“, sagte er. „Ich habe schon auf den Weg ODER in jedem einzelnen Raum, um allen zu zeigen. „Schau dir das an! Dies ist, was wir tun können, an der Yale!“ Und jeder, der wie „Echt? Wo? Wie?'“

Unorthodoxe Fälle erfordern unorthodoxe Methoden — und viel nachdenken und studieren. Eine der Möglichkeiten, wie Frumberg bereitet für Praxen ist durch anstarren Bilder der Gliedmaßen arbeitet er auf. Nicht nur in seinem Büro — vollgestopft mit Knochen-Modelle und-Rahmen — sondern überall. Er werde hängen, X-Strahlen, die in zufälligen stellen in seinem Haus als einen Weg zu halten seine Gedanken auf das problem. Aber 2-dimensionale Bilder haben Ihre Grenzen.

„Für komplizierte Deformität Korrekturen ist es schwierig zu planen, die Operation“, sagte er. „Wenn ich mit Fixateur externe, muss ich planen, wo Sie zu montieren und wo zu machen knochenschnitte, die sehnen und Bänder zu rekonstruieren, die das Wachstum Zentren zu modulieren — Sie kann sich wirklich kompliziert. Und es gibt eine Menge von ifs.“

Zum Beispiel, er bringt ein Modell der Knochen von einem Mann in seinen 30ern geboren mit einem Klumpfuß, ein Zustand, in dem die Füße nach innen. Er lebte mit Ihr, bis der Schmerz und die Schwierigkeit, zu Fuß zu viel wurde. Ein Hausmeister, er fand es immer schwer zu arbeiten. Ein Blick auf die 2-D-Bilder gab Frumberg eine Idee, was zu tun ist. Die 3-D-Modell, allerdings deutlich verändert seinen Ansatz.

„Unter ein paar andere Dinge, die ich nicht vollständig zu schätzen, wie viel von seinem Fuß verzerrt war dieser Weg bis in die Luft“, sagte er, deutete auf die Knochen der großen Zehe, die Köpfe gen Himmel. „Ich kann nicht wirklich Bild von X-Strahlen genau das, was ich Suche, oder auch nur einen Blick auf die CT-scan. Manche Menschen sind wirklich gut im Studium 3-D-Bildgebung und herauszufinden, in Ihrem Kopf, wo alles ist. Für mich, obwohl, 3-D-Druck ist der Schlüssel.“

Die Modelle können auch gehen einen langen Weg in immer seinen Patienten an Bord, mit was auch immer Ansatz Frumberg ist die Planung. „Es hilft den Eltern und den Patienten selbst zu verstehen, was ich Vorschlage und ich bin deshalb schlägt es.“

Er zeigte den gedruckten Knochen der Platzwart mit dem Klumpfuß.

„Er hatte keine Ahnung, was ich Rede. Er fragte, „Was meinst du ich habe anormaler Kontakt zwischen mein Wadenbein und meine calcaneus?“ Und dann zeigte ich ihm das Modell und er Verstand: „OK, ich verstehe es jetzt.'“

Es ist besonders hilfreich bei jüngeren Patienten. Einige von Ihnen denken, die Modelle sind wirklich cool und wollen Sie zu halten. Noch wichtiger ist, es hilft Ihnen, zu sehen, wie eine bestimmte Prozedur kann sich ändern, Ihre Körper Aussehen.

„Es ist schwer genug, zu sagen, ein Kind, dass er oder Sie tragen eine geschweifte Klammer für Skoliose, aber vorstellen, wie schwer es für ein Kind, um mich zu hören sagen, „ich werde schneiden Sie Ihren Fuß öffnen,'“ sagte er. „Mit dem Modell, obwohl, ich kann Ihnen zeigen, „Das ist dein Fuß, das ist, was macht es anders — ich habe dies korrigieren können, und dies ist, wie ich werde es tun, und das ist, was ich denke, würde es Aussehen, wenn ich fertig bin‘ — dann geht es viel einfacher.“

Archangeli sagte, er habe gehört, dass ähnliche Erfahrungen von anderen ärzten, die gekommen sind, um die CEID für die Unterstützung.

„Für Sie, Sie sehen, diese Sachen die ganze Zeit, in Lehrbüchern und bei Patienten, so dass für Sie, es ist nur ein weiterer Fall, aber für die Patienten, dies ist die erste, die Sie jemals gesehen, also auf jeden Fall, dass etwas vor Ihnen, das körperlich ist wohl wirklich hilfreich“, sagte er.