Impact of MRI integration in CT-based planning on the accuracy of patient-specific 3D-printed shelf implant placement: a comparative cadaveric study - 03/06/26

Doi : 10.1016/j.stlm.2026.100237 
Milou FT Hüsken a, b, , Joëll Magré a, c, Koen Willemsen a, Harrie Weinans a, d, Jafar Nasrabadi a, e, Mahdi Bazargan a, e, Vahid Arbabi a, f, Alexander Meynen f, Rintje Agricola g, h, Björn Meij i, Ralph Sakkers a, Joris Bekkers b, Bart CH vander Wal a, j
a Department of Orthopedics, University Medical Center Utrecht, Utrecht, the Netherlands 
b Clinical Orthopedic Research Centre (CORC-mN), Diakonessenhuis, Utrecht, Zeist, the Netherlands 
c 3D lab, Division of surgical specialties, University Medical Center Utrecht, Utrecht, the Netherlands 
d Department Biomechanical Engineering, 3ME, TU Delft, Delft, the Netherlands 
e Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran 
f Replasia BV, Leuven, Belgium 
g Department of Orthopedics and Sports medicine, Erasmus University Medical Center, Rotterdam, the Netherlands 
h Department of Orthopedics, Anna Hospital, Geldrop, the Netherlands 
i Department of Clinical Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, Utrecht University, Utrecht, the Netherlands 
j Department of Orthopedics, Leiden University Medical Center, Leiden, the Netherlands 

Corresponding author at: postnumber L 01.629, Postbus 85500 3508 GA Utrecht, the Netherlands. postnumber L 01.629, Postbus 85500 Utrecht 3508 GA the Netherlands

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Abstract

Introduction

Hip dysplasia, characterized by an insufficient acetabular coverage of the femoral head, increases hip joint stress and predisposes to degenerative changes. A novel 3D-printed, patient-specific extracapsular shelf implant was developed to increase femoral head coverage. Accurate implant placement is crucial. This cadaveric study compared CT-only surgical planning with combined CT- and MRI-based planning to evaluate whether MRI integration improves positioning accuracy.

Methods

Two cohorts of non‑dysplastic cadaveric hips were studied. In cohort 1 (five hips), implant design was based solely on CT imaging. In cohort 2 (four hips), both CT and MRI datasets were used, incorporating capsular soft‑tissue anatomy. Postoperative implant positioning was compared with preoperative plans using point-cloud analyses, clockface coverage graphs, and Dice coefficients. Acceptable placement was defined as: median Euclidean distance < 5 mm, median angular deviation < 5°, and Dice > 0.75 respectively.

Results

In the CT‑only cohort, three of five implants failed one or more accuracy thresholds, with Euclidean distances up to 8.5 mm, coverage deviations up to 6°, and Dice coefficients as low as 0.37. CT‑only designed implants consistently tilted away from the acetabular rim, reflecting underestimation of hip capsule thickness and insertion height. In the CT+MRI cohort, all four implants met the <5 mm and <5° deviation thresholds, and three achieved Dice ≥0.75. No consistent deviation patterns were observed.

Conclusion

Combined CT and MRI planning improved implant positioning accuracy by better accounting for variations in hip capsule morphology. MRI integration demonstrated superior performance over CT‑only planning for patient‑specific shelf implant placement.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : 3D printing, Patient-specific implant, Hip dysplasia, Shelf arthroplasty, MRI, CT planning, Cadaver study

Abbreviations : APP, CT, CT+MRI, IQR, LCEA, MRI, PAO, SD


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