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Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 11985 (2023) Citar este artículo

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Todos los tipos de técnicas de craneoplastia restauran la morfología del cráneo y afectan la estética del paciente. Se requieren técnicas seguras y sencillas para mejorar la recuperación de los pacientes y el proceso de rehabilitación. Proponemos un nuevo método de craneoplastia. Se utilizó la reconstrucción tridimensional (3D) de una tomografía computarizada (TC) de capa fina del cráneo para reflejar el lado intacto sobre el defecto y restar los puntos superpuestos entre sí. De este modo se puede construir un modelo 3D del implante planificado con la forma y el tamaño necesarios. El ajuste preciso del implante se puede comprobar imprimiendo la parte defectuosa del cráneo en caso de que pueda modificarse. Posteriormente se creó un molde de silicona esterilizable basado en el modelo finalizado. Los implantes de polimetacrilato de metilo se prepararon directamente en un ambiente aséptico en el quirófano durante la cirugía. Entre 2005 y 2020, realizamos 54 craneoplastias en 52 pacientes cuyas craneotomías se realizaron previamente por indicaciones de lesión cerebral traumática, accidente cerebrovascular o cirugías tumorales. Durante las operaciones no se observaron problemas técnicos. En 2 casos las complicaciones sépticas que se produjeron no estuvieron relacionadas con la propia técnica, por lo que los implantes fueron retirados y posteriormente sustituidos. Nuestra técnica propuesta basada en moldes de silicona individuales impresos en 3D es un método fiable, seguro, fácilmente reproducible y de bajo coste para reparar diferentes defectos del cráneo.

Se han desarrollado varias técnicas para reparar y reconstruir con precisión los defectos del cráneo. Los desafíos de estas técnicas se basan en casos individuales y los métodos desarrollados institucionalmente pueden resultar insuficientes para ciertos pacientes1,2,3. El moldeo manual con polimetacrilato de metilo (PMMA) es el método más sencillo para tapar defectos. Este método todavía es aplicable a defectos más pequeños con superficies casi uniformes en lugares de fácil acceso. Para cubrir superficies más grandes se pueden utilizar diferentes implantes de titanio, pero la tasa de complicaciones a largo plazo puede oscurecer la indicación en los casos en que se necesita una reconstrucción plástica de la piel.

El aumento de la disponibilidad de la impresión tridimensional (3D) supuso un punto de inflexión en el ámbito de la osteoplastia individual y, en particular, de la craneoplastia4,5,6. Las operaciones después de una lesión cerebral traumática y el uso generalizado de la descompresión en pacientes con accidente cerebrovascular han aumentado la demanda de craneoplastia. Es necesario desarrollar técnicas sencillas, fáciles de usar para los cirujanos, reproducibles y de bajo costo. Desde 2005 se utiliza en la Universidad de Debrecen un procedimiento de craneoplastia basado en un método especial de impresión 3D, muy adecuado incluso para geometrías complicadas. En este procedimiento, primero imprimimos una muestra que coincide con la forma y el tamaño del reemplazo deseado; luego, a partir de este modelo, producimos un molde de silicona que a su vez puede usarse para fabricar un reemplazo de PMMA durante la cirugía.

Realizamos 54 craneoplastias en 52 pacientes. La relación hombre/mujer fue de 2,46 y la edad media fue de 40,2 años (DE ± 13,41). El paciente más joven tenía 17 años en el momento de la craneoplastia, mientras que el mayor tenía 65 años. El volumen medio del implante fue de 52,19 cm3 (DE ± 27,37). La superficie media del implante fue de 218,8 cm2 (DE ± 91,04). Todas las operaciones se realizaron 3 meses después de la craniectomía. Todos los métodos se realizaron de acuerdo con las directrices y regulaciones pertinentes.

Cuando estaba indicada la craneoplastia, se obtuvieron tomografías computarizadas de alta resolución con un espesor de corte de 1 mm. La reconstrucción 3D a partir de archivos DICOM se realizó con el sistema de software Mimics® (Materialise, Bélgica). Como siguiente paso, se generó una forma geométrica que se ajustaba con precisión al área del defecto y reproducía los contornos originales. Esto se hizo principalmente basándose en la simetría del cráneo reflejando su mitad intacta a través del plano medio sagital. Para minimizar el tiempo necesario para los cálculos, eliminamos aquellas partes de los modelos que no son imprescindibles según el caso (Fig. 1). La forma del implante de la craneoplastia se obtuvo mediante resta booleana del modelo, representando el defecto del modelo reflejado el cráneo intacto. Si el defecto corta el plano de simetría o no se puede generar el reemplazo mediante espejo debido a otras circunstancias, la consulta con el neurocirujano facilitó el proceso de planificación. En 2 casos, cuando fue necesario reconstruir la descompresión fronto-temporo-basal y bifronto-temporo-occipital bilateral, se utilizaron las tomografías computarizadas de precompresión en el proceso de planificación. No sólo se puede imprimir la pieza de repuesto sino también la pieza defectuosa para comprobar el ajuste perfecto antes de la cirugía. La impresión se realizó en un equipo Connex 260 (Stratasys, EE. UU.) que utiliza tecnología Objet. Si es necesario, el modelo impreso se puede montar con mayor precisión mediante corte, fresado y rectificado (fig. 2). También es posible añadir agujeros ciegos que puedan guiar durante el funcionamiento el taladro si fuera necesario. Después de finalizar la forma del modelo, fabricamos un molde de silicona usando Protosil RTV 245 (Antropol, Alemania), un material de silicona de dos componentes que se vuelve biológicamente inerte después de la solidificación. El molde es transparente, resistente al calor hasta 200 °C y fácilmente esterilizable; Además, el PMMA solidificado no se adhiere. Teniendo en cuenta la dureza de la silicona 40A Shore utilizada, el espesor de la silicona debe ser de al menos 12 mm alrededor de la muestra para evitar la deformación mientras se forma la mezcla de cemento óseo de baja viscosidad en el molde. Después del moldeo, la silicona se mantiene a una temperatura de 50 °C durante 12 h para lograr su completa solidificación. Todos los moldes que cumplen con el Reglamento General de Protección de Datos (RGPD) (Fig. 3) están etiquetados. A través del corte lateral se retira el modelo del defecto. El corte permite abrir y cerrar el molde de silicona como un libro, prestando especial atención a un ajuste preciso. Para validar el proceso, se forma PMMA en el molde y se inserta en el modelo previamente impreso que contiene el defecto. En ninguno de los casos se observaron lagunas macroscópicas. El implante final se crea en el quirófano en circunstancias estériles. Se forma PMMA en el molde (Fig. 4). La formación del cemento óseo debe comenzar inmediatamente después de una mezcla adecuada para garantizar que la viscosidad sea lo suficientemente baja como para evitar cualquier deformidad. Durante el proceso de moldeo se debe prestar especial atención a la distribución uniforme del cemento en el molde. La formación de inclusiones de burbujas de aire se puede prevenir utilizando la técnica adecuada. Después de la polimerización durante al menos 10 minutos, el molde se abre mediante un corte lateral y el implante se retira fácilmente sin adherencia a la silicona. Como último paso del procedimiento, el implante se fija a los huesos cercanos con pequeñas placas o suturas transóseas a través de pequeños orificios de fresa. Los principales pasos del procedimiento se presentan en la Fig. 5.

Reconstrucción 3D basada en tomografías computarizadas y el proceso de diseño mediante la técnica del mirroring. La imagen fue creada por los autores con el software Materialise Mimics 21.0 (URL: https://www.materialise.com/en/healthcare/mimics-innovation-suite).

El segmento de cráneo impreso en 3D y su reemplazo. Las fotos fueron tomadas por los autores.

El molde de silicona con el número de identificación. Las fotos fueron tomadas por los autores.

El recambio realizado con PMMA. Las fotos fueron tomadas por los autores.

a y b Imágenes preoperatorias y postoperatorias de diferentes pacientes tratados con nuestro método. Las fotos fueron tomadas por los autores. La imagen fue creada por los autores con el software Materialise Mimics 21.0 (URL: https://www.materialise.com/en/healthcare/mimics-innovation-suite).

El protocolo experimental fue aprobado por el Comité de Ética Regional e Institucional del Centro Clínico de la Universidad de Debrecen (DE RKEB.IKEB 6371-2023).

Se obtuvo el consentimiento informado de todos los participantes individuales incluidos en el estudio en el momento de la hospitalización para la cirugía.

En todos los casos, la técnica se utilizó con éxito durante las operaciones. Se realizaron treinta y cuatro implantes después de un accidente cerebrovascular, cuatro después de la extirpación del tumor y 16 después de una lesión cerebral traumática. Dos pacientes tenían implantes bilaterales, uno de ellos compuesto de una sola pieza tras craniectomía bifronto-temporo-basal. Dos pacientes del grupo de trauma fueron sometidos a 2 operaciones debido a infecciones de la herida que requirieron la extracción del implante. En estos 2 casos se utilizó el mismo molde de silicona para crear el implante 3 meses después (Tabla 1). Las adaptaciones fueron adecuadas y la cosmética postoperatoria reconfortante en todos los casos. En un paciente en el que se tuvo que reconstruir parte de la base del cráneo frontal y del seno frontal después de varios años de lesión craneoencefálica abierta, se desarrolló un breve período de neumoencéfalo epidural después de 2 semanas cuando se sonó la nariz. El aire fue absorbido en cuestión de días, pero ocurrió otro evento después de otras 3 semanas con un curso similar. Las complicaciones informadas no estaban relacionadas con la tecnología en sí.

La craneoplastia sirve para proteger las estructuras neurales previamente expuestas y proporciona a los pacientes una satisfacción cosmética. Además, mejora el resultado neuropsicológico. Los estudios muestran que la restauración más temprana del defecto da como resultado una mejora progresiva en la función de los pacientes7. No sólo la circulación puede volver a sus condiciones normales, sino que también se recupera la circulación del líquido cefalorraquídeo. Desde la antigüedad se han utilizado diferentes técnicas y materiales para cumplir con esos propósitos y han tenido diversos resultados8,9. Desde el punto de vista técnico, los neurocirujanos esperan disponibilidad constante, reproducibilidad y fácil manejo en el quirófano. Desde el punto de vista del paciente, el material implantado es el factor más importante en cuanto al resultado.

El autoinjerto parece ser el mejor material para la craneoplastia, pero en las lesiones craneoencefálicas abiertas no es posible preservar el hueso. Además, la implantación subcutánea temporal puede provocar una resorción sustancial. La congelación profunda podría solucionar ese problema, pero después del reimplante, aún se observa reabsorción10.

Los implantes metálicos tienen ventajas en términos de durabilidad y control de infecciones. Son precisos, fiables y adecuados para la rutina diaria. Los procesos de impresión de metales sólo pueden realizarse en laboratorios especiales y a un coste extremadamente elevado. La fabricación directa del implante se puede realizar mediante diversas técnicas, como el láser selectivo o la fusión con haz de electrones, pero este método está prácticamente disponible sólo en unos pocos institutos seleccionados11.

Las prótesis personalizadas hechas de hidroxiapatita tienen una baja tasa de complicaciones. La ultraestructura esponjosa se asemeja a un diploe, pero el alto costo restringe su uso en general6.

Klammert et al.12, en sus experimentos piloto con cadáveres, utilizaron fosfato cálcico para la impresión 3D en polvo que podría, en principio, ser adecuado para la implantación directa, pero debido a problemas de infección, el uso de este método en organismos vivos aún no está disponible. factible.

Kim et al.4 imprimieron un molde especial recubierto de plástico, que permitía fabricar el repuesto durante la cirugía; sin embargo, aplicar ese recubrimiento sobre el molde y asegurar la asepsia puede resultar complicado.

Los defectos pequeños con ubicaciones ocultas, por ejemplo, después de la descompresión neurovascular desde el abordaje retromastoideo, se pueden rellenar con moldeo manual mediante la administración de PMMA. Las técnicas personalizadas permiten una sustitución más precisa en áreas más extensas y en lugares más problemáticos. La planificación 3D y la impresión preoperatoria simplemente revelan la posibilidad de una mala adaptación5,6,12. No es posible ningún efecto cactus, como cuando se implanta una malla8,9. Cualquier discrepancia se produce en la superficie y los bordes pueden difuminarse fácilmente. El implante se puede fijar con miniplacas o cualquier dispositivo disponible comercialmente.

El calor que se libera durante la polimerización del PMMA calienta la silicona, eliminando así por completo el riesgo de efectos nocivos de la producción de calor en la región afectada. Si surge algún problema técnico, la fabricación del implante se puede repetir durante la cirugía y, si se conserva el molde, se puede reutilizar para la reimplantación si es necesario. Otra ventaja de polimerizar en un molde es que menos monómeros residuales entrarán en contacto directo con la duramadre.

La técnica de la craneoplastia personalizada basada en impresión 3D utilizando moldeo de silicona con PMMA es fácil y fiable. Se pueden explorar más estudios de moldeo de silicona en estudios adicionales. Las tomografías computarizadas de corte fino se pueden obtener fácilmente. El diseño del implante asistido por ordenador da como resultado una cosmética excelente. La planificación incluye un reflejo simétrico a lo largo del plano medio sagital del cráneo y sigue los contornos del hueso expuesto. La impresión 3D de todo el cráneo con el implante prefabricado permite comprobar el resultado estético antes de la operación.

Para cubrir defectos craneales, el PMMA es un material muy utilizado en neurocirugía. Es estéril y está disponible en una forma menos viscosa; De este modo, también se pueden subsanar los defectos menos complicados. El molde de silicona impreso en 3D se puede esterilizar fácilmente de forma estándar en los hospitales. El control de calidad es manejable ya que la esterilización de implantes de PMMA mezclados y producidos preoperatoriamente plantea varios estándares técnicos que no se pueden seguir en laboratorios con un número de casos más pequeño. El tiempo de operación no es mayor que cuando se utilizan otras técnicas, ya que el procedimiento de moldeo sólo necesita el tiempo de operación original, durante el cual se espera que el PMMA se solidifique, y el procedimiento puede ser realizado por una enfermera.

La superficie ligeramente rugosa del PMMA da como resultado una perfecta adhesión a la piel. Las complicaciones pueden ocurrir por varios factores, pero el reemplazo de cráneo no aumenta el riesgo.13,14,15,16,17. Para prevenir complicaciones quirúrgicas, se deben seguir los principios generales. Para evitar mayores complicaciones, los bordes óseos deben quedar completamente expuestos, ya que el implante se planifica en consecuencia. Es muy importante que la piel se manipule con respeto. Durante la primera intervención también se debe planificar previamente la descompresión, presumiendo que el paciente necesitará reconstrucción del cráneo18. En nuestros casos, prestamos atención meticulosa a la prevención de infecciones. Si la piel estaba rota o presumiblemente débil, posponíamos la operación. Como estándar institucional, la craneoplastia generalmente está indicada 3 meses después de la craniectomía. Los pacientes reciben un bolo de antibióticos intravenosos preventivos en la inducción de la anestesia que puede repetirse después de 4 h si es necesario para prevenir infecciones. Si se presume una craneoplastia, el cierre de la piel se realiza con materiales monofilamento. El cierre de la duramadre puede ser un problema en casos de traumatismo abierto y, en la craniectomía descompresiva, la duramadre debe dejarse abierta como regla. Durante la craneoplastia, las encefalomiosinangiosis recién formadas deben preservarse tanto como sea posible para evitar hemorragias, fugas de LCR o retrasos en la recuperación esperada de funciones corticales ya disminuidas. Si prestamos atención y eliminamos todos los posibles factores conocidos que pueden provocar complicaciones, se puede minimizar el peligro de cualquier operación, como por ejemplo una craneoplastia.

La técnica se puede utilizar como opción secundaria, por ejemplo, en casos en los que la craneoplastia convencional se ha realizado con complicaciones. La esterilización en casa del molde de silicona y la preparación intraoperatoria de PMMA a partir del embalaje original minimizan el riesgo de infección. Aún no hemos utilizado la técnica en población pediátrica, pero los resultados son alentadores para su implementación.

Todas las instituciones involucradas en esas intervenciones cumplen con las pautas de archivo y gestión de datos del RGPD. Todos los datos sin procesar solicitados, como tomografías computarizadas anónimas y modelos 3D, están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

Alkhaibary, A. et al. Craneoplastia: una revisión integral de la historia, materiales, aspectos quirúrgicos y complicaciones. Neurocirugía Mundial. 139, 445–452 (2020).