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3D打印个体化模板在骨科手术中的应用

2015-05-07朱春冀雷大林刘应旭崔家平李梅烽胡建邦吴晓涵

中国卫生产业 2015年32期
关键词:导板螺钉钢板

朱春冀,雷大林,刘应旭,崔家平,李梅烽,胡建邦,吴晓涵

云南省昭通市第一人民医院,云南昭通 657000

近十年来随着交通的不断发展,人们的生活空间也变得越来越大,车辆的大量增加了车祸的发生率,大能量的损伤导致了许多复杂的骨折类型,带来了许多手术治疗方面的难题。传统手术方式虽然能够解决部分问题,但很难做到手术设计的精确化。现代计算机技术的发展将手术设计带入了数字化时代,为其提供了新的工作平台,能够非常直观、精确地将手术方案展示在手术医生面前。近年来,3D打印技术日渐兴起,数字化设计的手术方案可通过3D打印手术个体化模板,实现于手术前的模拟复位,固定,内固定术前预定型,手术过程中操作指导。

1 资料与方法

1.1 一般资料及术前的数据准备

25例复杂骨折患者,男21岁,女14岁;年龄6~67岁,平均22.7岁。骨盆骨折12例,股骨骨折5例,胫腓骨骨折4例,关节周围骨折3例,脊柱骨折1例。患者入院时进行手术评估,确定常规处理有难度,行螺旋CT扫描检查,将其DICOM数据输入计算机中采用Mimics软件进行处理,然后将数据交由院外专业3D打印公司采用选择性激光烧结技术(SLS)按1∶1比例打印骨折模型。

1.2 手术方法

1.2.1 模拟手术 术前根据骨折影像学资料及3D模型对骨折进行分型,然后制定手术入路。按照手术方案在3D模型上对骨折块进行复位操作,并选择合适长度的钢板、螺钉,将钢板塑形后放置于骨折复位后的模型上并固定,确定钢板放置的合适位置和螺钉数量、打入方向和长度并记录。

1.2.2 实际手术 按照术前制定手术方案进行,术后行X线对骨折复位情况进行评估。将术前设计手术方案和实际手术过程相比较,比较内容包括钢板长度、螺钉数量,同时记录了实际手术所需的时间。

图1 患者为儿童骨折使用3D打印定制个性钢板治疗

此例为儿童胫腓骨下段粉碎性骨折,有明确的手术指征,需切开复位内固定。常规无特定的儿童钢板,成人钢板过宽,针眼设计不符合儿童解剖。利用3D打印1:1个性模型,特制一块个性化钢板,术中使用钢板贴服较好,与术前规划一致,见图1。

图2 患者为骨盆粉碎性骨折3D打印个性模型术前预折钢板术前规划

骨盆粉碎性骨折利用3D打印个性化模型术前确定钢板放置的位置、钢板的长度以及术中所需螺钉的数量、长度、进钉方向,同时对钢板进行预弯塑形,见图2。

2 结果

所有病例骨折术前均利用3D打印技术制定了手术方案,并利用3D打印模型进行了手术步骤的模拟操作。骨折均按术前手术方案进行手术,手术入路、钢板长度、螺钉数量及长度均与术前方案一致。

3 讨论

传统骨科手术方式以临床经验为基础,参照普遍性解剖结构,在手术的方案制定上多以固定模式为主,忽视了个体差异的存在。每个个体骨折均存在差异,仅按传统手术方式治疗很难满足个人不同骨折情况的具体要求[1]。随着现代计算机技术及影像学技术的发展,骨折情况可以通过CT进行三维重建了解得更清楚,进而再行切割、移动、旋转等操作设计手术方案。但是其对医生的空间立体重建的思维能力有较高要求,并直接影响到手术方案的制定及术后的预后。借助3D打印模型,一方面能够很好地了解骨折的具体情况并对骨折进行分型,指导选择合适的手术方案,初步确定术中可能存在的难点;另一方面可以在模型上进行手术方案的模拟操作,结合骨折特点及软组织解剖结构选择手术入路、制定骨折的复位固定顺序、采用的内固定方式,并可以在术前确定钢板放置的位置、钢板的长度以及术中所需螺钉的数量、长度、进钉方向,同时对钢板进行预弯塑形[2]。从而在实际手术操作过程中可以做到有条不紊地进行骨折复位固定,术中还可以随时参考模型,减少术中透视频率,缩短了手术时间,减少了不必要的手术创伤,在一定程度上提高手术成功率和降低手术并发症发生率。合理设计的导板可以将手术前的设计准确地带人手术中。而且随着3D打印技术的逐步普及,导板的加工难度逐渐降低,3D打印手术导板技术已成为基层骨科医生的最佳选择。

[1]付军,等.数字化结合3D打印个体化导板的设计加工及其在骨肿瘤手术中的应用[J].中华创伤骨科杂志,2015,1,17(1):50-54.

[2]周伟,力雷青,等.3D打印技术在髋臼骨折手术中的临床应用[J].医学临床研究,2014 ,6,31(6):1097-1103.

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