Three-Dimensional Biomodeling in Complex Mandibular Reconstruction and Surgical Simulation: Prospective Trial
- Dziegielewski, Peter T. MD
- Zhu, Jay MD
- King, Ben BDes
- Grosvenor, Andrew DT, MIMPT
- Dobrovolsky, Walter DDS, FRCD
- Singh, Prabhjyot MD
- Ansari, Kal MD, FRCSC
- AL-Qahtani, Khalid H. MD, FRCSC
- Harris, Jeffrey R. MD, FRCSC
- Seikaly, Hadi MD, FRCSC
ABSTRACT
Background:
Mandibular reconstruction is challenging for experienced and resident surgeons. Three-dimensional (3D) biomodeling creates accurate physical models of patients' craniofacial skeletons, which can potentially assist reconstruction. However, this capacity has not been objectively examined.
Objective:
The purpose of this study was to assess 3D biomodels in performing and learning mandibular reconstruction through surgical simulation.
Design:
Prospective cohort study.
Setting:
Tertiary care academic referral centre.
Methods:
Ten experienced and 10 naive resident surgeons were asked to bend and fixate a titanium reconstruction plate, for a standardized anterior hemimandibular defect, on a 3D biomodel by freehand or 3D biomodel-assisted means. Participants were randomized to which technique was performed first. Twenty-four to 48 hours later, participants performed the opposite technique.
Main Outcome Measures:
Accuracy was measured by anterior mental projection and intercondylar and interangular splay. The results per technique were compared to a complete (control) mandible. The time of reconstruction and usability of each technique, as per an International Standards Organization-based questionnaire, were also determined.
Results:
Three-dimensional biomodel-assisted reconstruction led to plates with statistically indifferent projection and splay compared to the control (p< .05) for both groups. Conversely, freehand constructs significantly deviated in projection and splay for either group (p< .05). No difference in reconstruction time by technique was found (p< .05). Usability favoured 3D biomodel-assisted bending, with significantly higher ratings in either group (p< .05).
Conclusions:
Three-dimensional biomodels provide a usable and accurate means of mandibular reconstruction for experienced surgeons. Moreover, when used in surgical simulation, they provide an effective tool for teaching residents.
Contexte:
La reconstruction de la mandibule se montre une intervention particulièrement difficile pour les chirurgiens chevronnés et les résidents en chirurgie. La biomodélisation tridimensionnelle (3D) permet la reproduction de modèles physiques, précis du squelette crâniofacial; cette propriété pourrait faciliter la reconstruction, mais elle n'a jamais été examinée objectivement.
Objectif:
La présente étude avait pour objectif d'évaluer les biomodèles 3D dans l'apprentissage et la réalisation de la reconstruction de la mandibule dans le cadre de simulations d'intervention chirurgicale.
Type d'étude:
Il s'agit d'une étude prospective de cohortes.
Lieu:
L'étude a été menée dans un centre spécialisé universitaire de soins tertiaires.
Méthodes:
Nous avons demandé à 10 résidents expérimentés en chirurgie et à 10 résidents débutants en chirurgie de courber et de fixer une plaque de reconstruction en titane pour corriger une perte de substance hémimandibulaire antérieure uniformisée, soit à main levée sur un biomodèle 3D, soit par manipulation assistée par un biomodèle 3D. Les participants ont été dirigés au hasard vers l'une des deux techniques, puis ont appliqué l'autre, de 24 à 48 heures plus tard.
Principaux critères d'évaluation:
La précision était mesurée sur l'incidence mentonnière antérieure et sur les écartements incondylien et interangulaire. Les résultats obtenus pour chacune des techniques ont été comparés avec ceux obtenus pour une mandibule complète (témoin). De plus, le temps de reconstruction et la convivialité de chacune des techniques ont été évalués à l'aide d'un questionnaire conçu d'après les normes de l'Organisation internationale de normalisation.
Résultats:
La reconstruction assistée par biomodèle tridimensionnel a permis le façonnement de plaques ayant une incidence et des écarts statistiquement indifférents par rapport à la reconstruction du témoin (p< .05), dans les deux groupes. Par contre, la reconstruction à main levée s'éloignait de manière significative de l'incidence et des écarts prévus, dans l'un ou l'autre des deux groupes (p< .05). Il n'y avait pas de différence en ce qui concerne le temps de reconstruction exigé par chacune des techniques (p< .05). Quant à la convivialité, elle penchait nettement en faveur de la manipulation assistée par biomodèle 3D, et ce, dans les deux groupes (p< .05).
Conclusions:
Les biomodèles tridimensionnels offrent aux chirurgiens chevronnés un moyen convivial et précis de reconstruction de la mandibule. De plus, utilisés dans les simulations d'intervention chirurgicale, ils se montrent un bon outil d'enseignement aux résidents.