來自中國和美國的一組研究人員已經(jīng)使用3D打印創(chuàng)建了1：1比例的髖部骨折患者的骨盆模型，以輔助外科治療雙柱髖臼骨折。在這項研究中，研究人員比較了根據(jù)物理3D打印的骨盆模型在術(shù)中對板進行仿形的傳統(tǒng)方法與使用預(yù)輪廓板的方法。本文介紹了3D打印和虛擬模擬在髖臼雙柱骨折的術(shù)前計劃中的使用。最終，研究人員假設(shè)3D打印可以幫助整形外科醫(yī)生縮短時間并改善外科手術(shù)的臨床效果。

  骨折碎片的3D模型。圖片來自《中華醫(yī)學(xué)雜志》。

3D打印在外科手術(shù)中的好處

髖臼骨折是指“球窩”髖關(guān)節(jié)的窩部斷裂。髖臼雙柱骨折是指整個承重關(guān)節(jié)表面從關(guān)節(jié)脫離。研究人員解釋說，它們是髖臼骨折中最嚴(yán)重，第二常見的類型。根據(jù)該論文，“涉及髖臼兩列的所有髖臼骨折中，約有21％需要良好的復(fù)位和穩(wěn)定的內(nèi)固定，以防止創(chuàng)傷后關(guān)節(jié)炎并獲得出色的臨床效果。”然而，由于復(fù)雜的髖臼骨折類型和髖臼彎曲表面，對兩列髖臼骨折的手術(shù)治療已證明具有挑戰(zhàn)性。髖臼骨折的傳統(tǒng)手術(shù)僅限于少量的前路入路，并且在手術(shù)中需要對鋼板進行仿形，這增加了手術(shù)時間以及失血量。

研究人員認為3D打印技術(shù)是幫助外科醫(yī)生了解骨折碎片形狀并模擬骨折復(fù)位的潛在途徑，特別是在復(fù)雜的髖臼骨折中。作者補充說：“三維（3D）打印技術(shù)正在迅速發(fā)展，并且由于在設(shè)備和成本方面很容易獲得，因此在臨床應(yīng)用中得到了廣泛使用。”3D打印可通過術(shù)前虛擬模擬，使用3D打印，1：1比例的骨盆模型進行鋼板預(yù)成型，從而有助于髖臼雙柱骨折的外科手術(shù)。在解釋此過程的好處和局限性時，研究人員指出：“先前的研究表明，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于髖臼骨折的手術(shù)治療可以顯著減少手術(shù)時間和失血量，但無法獲得明顯更好的骨折復(fù)位效果?！?/span>

研究人員認為，借助3D打印技術(shù)，整形外科醫(yī)生將能夠縮短手術(shù)時間，同時改善臨床效果，如減少術(shù)后骨折的質(zhì)量，髖關(guān)節(jié)功能和并發(fā)癥發(fā)生率。實際上，以前3D打印已在各種類型的髖關(guān)節(jié)手術(shù)中獲得成功的應(yīng)用。在2019年末，LOGEEKs Medical Systems（MS）透露，其3D打印植入物已與髖關(guān)節(jié)植骨結(jié)合用于髖關(guān)節(jié)的重建修復(fù)手術(shù)中。在此之前的一年，佛羅里達的外科醫(yī)生還使用ConforMIS（一家位于馬薩諸塞州的醫(yī)療技術(shù)公司）的3D打印植入物進行了髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)。手術(shù)結(jié)果，顯示了3D打印的植入物

  手術(shù)結(jié)果，顯示了3D打印的植入物。圖片來自LOGEEKs。

3D打印更有效地治療髖部骨折

為了開展研究，研究小組在2013年9月至2017年9月之間對40例被診斷為雙柱髖臼骨折的患者進行了一項隨機前瞻性病例對照研究。20位患者被分配到3D打印組，其他20位患者被分配使用塊隨機化的常規(guī)方法組。用于骨折碎片的虛擬仿真和3D打印模型的方法涉及將每個患者骨盆的地形圖像保存為醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信（DICOM）文件。然后將它們導(dǎo)入由Materialise開發(fā)的醫(yī)學(xué)3D圖像處理軟件MIMICS。使用重新定位功能在解剖學(xué)上減少了骨折碎片，然后將其作為STL文件導(dǎo)出，并導(dǎo)入Materialize Magics軟件中以進行固定和支撐生成。

 3D打印組中一種情況的圖像。圖片來自《中華醫(yī)學(xué)雜志》。

然后將最終的STL進行3D打印，并用于對手術(shù)板進行預(yù)輪廓處理，并使用3D打印的縮小型半骨盆模型測量螺釘?shù)拈L度。在外科手術(shù)模擬之后，對預(yù)先輪廓化的解剖板和螺釘進行消毒，并用于髖臼外科手術(shù)。

通過評估結(jié)果，研究人員觀察到虛擬仿真和3D打印是比常規(guī)技術(shù)更有效的方法來治療髖臼雙柱骨折：“我們發(fā)現(xiàn)3D打印組的術(shù)后骨折復(fù)位質(zhì)量和髖關(guān)節(jié)功能降低明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法組中的[...] 3D打印的縮小型半骨盆模型可能有助于解剖學(xué)上對鋼板進行輪廓修復(fù)，從而獲得良好的骨折復(fù)位質(zhì)量和髖關(guān)節(jié)功能，并降低創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的風(fēng)險[...]與傳統(tǒng)方法組相比，3D打印組的手術(shù)時間，儀器安裝時間和術(shù)中透視檢查時間顯著縮短，并且失血和輸血顯著減少?！?/span>

論文“使用術(shù)前虛擬模擬和三維打印技術(shù)對髖臼雙柱骨折進行手術(shù)治療”發(fā)表在《中華醫(yī)學(xué)雜志》上。

來源：中國3D打印網(wǎng)