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，以輔助手術(shù)治療雙柱髖臼骨折。

在這項(xiàng)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(jìn)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打印和虛擬仿真在髖臼雙柱骨折的術(shù)前計(jì)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(shí)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)中的作用

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(gè)承重關(guān)節(jié)表面從sa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?！?/div>

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(jìn)行仿形，這增加了手術(shù)時(shí)間以及失血量。

研究人員認(rèn)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(bǔ)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?！?/div>

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(jìn)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(shí)，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(shí)間和失血量，但無法獲得明顯更好的骨折復(fù)位效果。質(zhì)量?！?

研究人員認(rèn)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(shí)間，同時(shí)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(shí)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。在此之前一年，佛羅里達(dá)州的外科醫(yī)生還進(jìn)行了利用3D打印的植入髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)從ConforMIS，總部設(shè)在馬薩諸塞州的醫(yī)療技術(shù)公司。

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(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)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(jī)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(gè)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(jìn)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(jìn)行3D打印，并用于對手術(shù)板進(jìn)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(jìn)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(jìn)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，并減少創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的風(fēng)險(xiǎn)[...]與傳統(tǒng)方法組相比，3D打印組的手術(shù)時(shí)間，儀器安裝時(shí)間和術(shù)中透視檢查時(shí)間明顯縮短，并且失血和輸血明顯少于傳統(tǒng)方法組。”

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，以輔助手術(shù)治療雙柱髖臼骨折。

在這項(xiàng)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(jìn)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打印和虛擬仿真在髖臼雙柱骨折的術(shù)前計(jì)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(shí)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)中的作用

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(gè)承重關(guān)節(jié)表面從sa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?！?/div>

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(jìn)行仿形，這增加了手術(shù)時(shí)間以及失血量。

研究人員認(rèn)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(bǔ)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?！?/div>

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(jìn)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(shí)，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(shí)間和失血量，但無法獲得明顯更好的骨折復(fù)位效果。質(zhì)量?！?

研究人員認(rèn)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(shí)間，同時(shí)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(shí)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。在此之前一年，佛羅里達(dá)州的外科醫(yī)生還進(jìn)行了利用3D打印的植入髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)從ConforMIS，總部設(shè)在馬薩諸塞州的醫(yī)療技術(shù)公司。

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(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)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(jī)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(gè)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(jìn)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(jìn)行3D打印，并用于對手術(shù)板進(jìn)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(jìn)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(jìn)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，并減少創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的風(fēng)險(xiǎn)[...]與傳統(tǒng)方法組相比，3D打印組的手術(shù)時(shí)間，儀器安裝時(shí)間和術(shù)中透視檢查時(shí)間明顯縮短，并且失血和輸血明顯少于傳統(tǒng)方法組。”