3D printing and urology: Review of the clinical applications

K.  Wendo; R.  Olszewski

doi:10.31450/ukrjnd.3(67).2020.11

K. Wendo Університет Каталік де Лувен https://orcid.org/0000-0002-4382-8831
R. Olszewski Університетська клініка Сен-Люк https://orcid.org/0000-0002-2211-7731

DOI: https://doi.org/10.31450/ukrjnd.3(67).2020.11

Ключові слова: нирки, урологія, нефрологія, 3D-друк, освіта, хірургія, анатомічні моделі.

Анотація

Тривимірний (3D) друк - це процес, який перетворює 3D-віртуальну модель у її фізичну 3D-репліку. Нейрохірургія, ортопедія та щелепно-лицьова хірургія були першими медичними спеціальностями, які успішно включили цю технологію у свою клінічну практику, як допоміжний засіб для хірургічних втручань. Представлений огляд літератури мав на меті визначити потенційні області застосування 3D-друку (3DP) для діагностики та лікування хвороб сечової системи.

Методи. Аналіз наукової літератури, на основі баз даних Medline, Scopus і Cochrane, був проведений відповідно до рекомендацій PRISMA за двома конкретними запитами: 1) MeSH-терміни, 2) вільна термінологія щодо урології, нефрології та тривимірної технології друку.

Результати. 3DР моделі в основному використовувались для лікування пухлин нирок та нефролітіазу. Вони забезпечували кращу візуалізацію, що надавало можливість проводити репетиції оперативного втручання. Крім того, 3DР моделі позитивно впливали на розуміння пацієнтами їх стану та об՚єму втручання. У деяких повідомленнях обговорювалось використання 3DР моделі для інших інвазивних втручань в урологічній практиці та трансплантації нирки. Через мізерну кількість даних та неоднорідність досліджень, статистичний аналіз не був можливим.

Висновок. 3DР модель нирок є здійсненними та цінним інструментом для візуалізації, навчальння та лікування хвороб сечової системи.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Manning TG, O'Brien JS, Christidis D, Perera M, Coles-Black J, Chuen J, Bolton DM, Lawrentschuk N. Three dimensional models in uro-oncology: a future built with additive fabrication. World J Urol. 2018;36(4):557-563. doi: 10.1007/s00345-018-2201-2.

Marro A, Bandukwala T, Mak W. Three-Dimensional Printing and Medical Imaging: A Review of the Methods and Applications. Curr Probl Diagn Radiol. 2016;45(1):2-9. doi:10.1067/j.cpradiol.2015.07.009

Wake N, Chandarana H, Huang WC, Taneja SS, Rosenkrantz AB. Application of anatomically accurate, patient-specific 3D printed models from MRI data in urological oncology. Clin Radiol. 2016;71(6):610-614. doi:10.1016/j.crad.2016.02.012.

Colaco M, Igel DA, Atala A. The potential of 3D printing in urological research and patient care. Nature Reviews Urology. 2018;15(4):213-21. doi: 10.1038/nrurol.2018.6

Li C, Cheung TF, Fan VC, Sin KM, Wong CW, Leung GK. Applications of Three-Dimensional Printing in Surgery. Surg Innov. 2017;24(1):82-88. doi:10.1177/1553350616681889

Kim GB, Lee S, Kim H, Yang DH, Kim YH, Kyung YS, et al. Three-Dimensional Printing: Basic Principles and Applications in Medicine and Radiology. Korean journal of radiology.17(2):182-97. doi: 10.3348/kjr.2016.17.2.182

Özgür BC, Ayyıldız A. 3D printing in urology: Is it really promising? Turkish Journal of Urology. 2018;44(1):6-9. doi: 10.5152/tud.2018.20856

Powers MK, Lee BR, Silberstein J. Three-dimensional printing of surgical anatomy. Current Opinion in Urology. 2016;26(3):283-8. doi: 10.1097/MOU.0000000000000274

Youssef RF, Spradling K, Yoon R, et al. Applications of three-dimensional printing technology in urological practice. BJU Int. 2015;116(5):697-702. doi:10.1111/bju.13183

Westerman ME, Matsumoto JM, Morris JM, Leibovich BC. Three-dimensional Printing for Renal Cancer and Surgical Planning. European Urology Focus. 2016;2(6):574-6. doi: 10.1016/j.euf.2016.12.009

Ballard DH, Trace AP, Ali S, Hodgdon T, Zygmont ME, DeBenedectis CM, et al. Clinical Applications of 3D Printing: Primer for Radiologists. Academic Radiology. 2018;25(1):52-65. doi: 10.1016/j.acra.2017.08.004

Higgins JPT GSe. Cochrane Handbook for Systematic Reviews of Interventions Version 5.1.0 [updated March 2011]. The Cochrane Collaboration, 2011. Available from https://handbook-5-1.cochrane.org.

Dissemination. CfRa. Systematic reviews: CRD's guidance for undertaking reviews in health care. Centre for Reviews and Dissemination; Layerthorpe, York, UK: 2009. 978-1-900640-47-3. http://www.york.ac.uk/inst/crd/pdf/Systematic_Reviews.pdf.

Moher D, Liberati A, Tetzlaff J, Altman DG; PRISMA Group. Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses: the PRISMA statement. PLoS Med. 2009;6(7):e1000097. doi:10.1371/journal.pmed.1000097

von Rundstedt FC, Scovell JM, Agrawal S, Zaneveld J, Link RE. Utility of patient-specific silicone renal models for planning and rehearsal of complex tumour resections prior to robot-assisted laparoscopic partial nephrectomy. BJU Int. 2017;119(4):598-604. doi:10.1111/bju.13712

Weng JY, Wang CC, Chen PJ, Lim SW, Kuo JR. The Application of a Three-Dimensional Printed Product to Fill the Space After Organ Removal. World Neurosurg. 2017;107:1045.e17-1045.e19. doi:10.1016/j.wneu.2017.07.149

Ghazi A, Campbell T, Melnyk R, Feng C, Andrusco A, Stone J, Erturk E. Validation of a Full-Immersion Simulation Platform for Percutaneous Nephrolithotomy Using Three-Dimensional Printing Technology. J Endourol. 2017 Dec;31(12):1314-1320. doi: 10.1089/end.2017.0366

Cheung CL, Looi T, Lendvay TS, Drake JM, Farhat WA. Use of 3-dimensional printing technology and silicone modeling in surgical simulation: Development and face validation in pediatric laparoscopic pyeloplasty. Journal of Surgical Education. 2014;71(5):762-7. doi: 10.1016/j.jsurg.2014.03.001

Zhang Y, Ge HW, Li NC, Yu CF, Guo HF, Jin SH, et al. Evaluation of three-dimensional printing for laparoscopic partial nephrectomy of renal tumors: a preliminary report. World Journal of Urology. 2016;34(4):533-7. doi: 10.1007/s00345-015-1530-7

Libby RS, Silberstein JL. Physical Model of Clear-Cell Renal Carcinoma With Inferior Vena Cava Extension Created From a 3-Dimensional Printer to Aid in Surgical Resection: A Case Report. Clin Genitourin Cancer. 2017;15(5):e867-e869. doi:10.1016/j.clgc.2017.04.025

Marconi S, Pugliese L, Botti M, Peri A, Cavazzi E, Latteri S, et al. Value of 3D printing for the comprehension of surgical anatomy. Surgical Endoscopy and Other Interventional Techniques. 2017;31(10):4102-10.

Golab A, Slojewski M, Brykczynski M, Lukowiak M, Boehlke M, Matias D, et al. Three-Dimensional Printing as an Interdisciplinary Communication Tool: Preparing for Removal of a Giant Renal Tumor and Atrium Neoplastic Mass. The heart surgery forum. 2016;19(4):E185-E6. doi: 10.1532/hsf.1500

Dullius M, Fonseca M, Botelho M, Cunha C, Souza D, editors. Three new renal simulators for use in nuclear medicine. EPJ Web of Conferences. 2014;66: 11010. doi: 10.1051/epjconf/20146611010

Gershman B, Psutka SP, Matsumoto JM, King BF, Kawashima A, Morris JM, et al. Use of Personalized Printed 3-Dimensional Kidney Models for Simulation before Nephron Sparing Surgery: Methodology and Examples from a Case Series. Urology Practice. 2016;3(2):124-33. doi: 10.1016/j.urpr.2015.05.008

Wake N, Rude T, Kang SK, Stifelman MD, Borin JF, Sodickson DK, et al. 3D printed renal cancer models derived from MRI data: application in pre-surgical planning. Abdominal Radiology. 2017;42(5):1501-9. doi: 10.1007/s00261-016-1022-2

Christiansen AR, Shorti RM, Smith CD, Prows WC, Bishoff JT. Intraoperative utilization of advanced imaging modalities in a complex kidney stone case: a pilot case study. World Journal of Urology. 2018;36(5):733-43. doi: 10.1007/s00345-018-2260-4

Sampogna G, Pugliese R, Elli M, Vanzulli A, Forgione A. Routine clinical application of virtual reality in abdominal surgery. Minimally Invasive Therapy and Allied Technologies. 2017;26(3):135-43. doi: 10.1080/13645706.2016.1275016

Komai Y, Sugimoto M, Gotohda N, Matsubara N, Kobayashi T, Sakai Y, et al. Patient-specific 3-dimensional Printed Kidney Designed for 4D Surgical Navigation: A Novel Aid to Facilitate Minimally Invasive Off-clamp Partial Nephrectomy in Complex Tumor Cases. Urology. 2016;91:226-32. doi: 10.1016/j.urology.2015.11.060

Kusaka M, Sugimoto M, Fukami N, Sasaki H, Takenaka M, Anraku T, et al. Initial experience with a tailor-made simulation and navigation program using a 3-D printer model of kidney transplantation surgery. Transplantation Proceedings. 2015;47(3):596-9. doi: 10.1016/j.transproceed.2014.12.045

Turney BW. A new model with an anatomically accurate human renal collecting system for training in fluoroscopy-guided percutaneous nephrolithotomy access. Journal of Endourology. 2014;28(3):360-3. doi: 10.1089/end.2013.0616

Golab A, Smektala T, Kaczmarek K, Stamirowski R, Hrab M, Slojewski M. Laparoscopic Partial Nephrectomy Supported by Training Involving Personalized Silicone Replica Poured in Three-Dimensional Printed Casting Mold. Journal of Laparoendoscopic and Advanced Surgical Techniques. 2017;27(4):420-2. doi: 10.1089/lap.2016.0596

Golab A, Smektala T, Krolikowski M, Slojewski M. Percutaneous Nephrolithotomy Using an Individual 3-Dimensionally Printed Surgical Guide. Urologia Internationalis. 2016. doi: 10.1159/000446291

Bernhard JC, Isotani S, Matsugasumi T, Duddalwar V, Hung AJ, Suer E, et al. Personalized 3D printed model of kidney and tumor anatomy: a useful tool for patient education. World Journal of Urology. 2016;34(3):337-45. doi: 10.1007/s00345-015-1632-2