我們調查了17 例復雜骨折,采用 3D打印技術進行骨折模型的打印,根據骨折模型進行術前規劃、術中輔助,術后患者獲得良好的治療效果,具體如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料 共 17 例,男 7 例,女 10 例;年齡 15~60 歲,平均 32 歲;致傷原因:車禍傷 10 例 ,高處墜落傷 4 例,跌傷或扭傷 3 例。 骨折按各自部位常用的分類分型法:2例胛骨骨折(1 例肩盂骨折 Ideberg Ⅳ型,伴肩胛體、肩峰遠端骨折;1 例肩胛骨體部粉碎性骨折),2 例肱骨近端骨折 (Neer 分型:1 例四部分骨折脫位,1 例四部分骨折),1 例肱骨遠端骨折 (AO/OTA 分 型:13-C3),1 例尺骨鷹嘴粉碎性骨折 ,1 例 肘關節三聯征 (尺骨冠突骨折 Regang&MorreyⅠ度,橈骨頭骨折 MasonⅡ型),2 例腕骨骨折 (1 例經舟骨月骨周圍脫位,1 例舟骨骨折并月骨脫位),2 例髖臼骨折 (Letournel 分類:1 例橫形骨折,1 例雙柱骨折),3例骨盆骨折 (Tile 分型:A2-2 型、C2 型、B2-1 型各 1例),2 例股骨近端 骨折
(1 例粗隆下 骨 折 AO/OTA31-A3 型,1 例股骨頸骨折 Garden Ⅲ型),1 例脛骨平臺骨折(SchatzkerⅥ型),4 例 Pilon 骨折(Ruedi-All-gower Ⅲ型 ),2 例 踝關節骨折 (Lauge-Hansen 旋 后-外旋Ⅳ度),1 例距骨骨折 (Hawkins Ⅲ型),2 例跟骨骨折(均為 Sander Ⅳ型),均為新鮮骨折。 合并損傷:失血性休克 3 例,多發傷 6 例。1.2 設備 ①CT 機:8 層螺旋 CT,掃描條件:120 k V,300 m A,0.3 mm 層 厚 , 德國西門子公司 ;64 層 螺旋CT,掃 描條件 :120 k V,300 m A,0.1 mm 層 厚 ,德國門子公司;②普通筆記本電腦③Mimics17.0 軟件:比利時 Materialise 公司;④3D 打印機美國 Makerbot Z-18/R-Z。
1.3 研究方法
1.3.1 骨折模型的打印 分別對患者的骨折部位進行螺旋 CT 斷層掃描,結果以 DICOM 格式保存,拷貝到普通筆記本電腦中, 用 Mimics 17.0 軟件打開 DI-COM 格 式文件 ,通過閾值分割 、三維區域增長 ,重建三維模型,通過 Mimics 17.0 軟件的導出功能,將三維重建的骨折模型以 STL 格式將數據輸至 3D 打印機,打印出 1∶1 的 3D 骨折模型(圖 1)。
1.3.2 術前規劃 根據 3D 打 印出來的骨折模型進一步明確骨折具體情況,明確各骨折塊的移位、關節面受累和是否需要植骨的情況,模擬手術復位和內固定過程。選擇合適的鋼板和螺釘,必要時預彎塑形,使鋼板更加貼伏,選擇并標記螺釘置入的方位、長度和角度,使每一枚螺釘都具有最大把持力,為骨折提供牢固的內固定。 精細制定個性化手術方案,需要預彎的鋼板和骨折模型送手術室用環氧乙烷消毒待用。
1.3.3 手術方法 根據患者的傷情選擇全身麻醉 、硬膜外麻醉或臂叢麻醉。術前的手術規劃幫助手術醫生選擇合適的手術入路,遵從“BO”理念,避免過度的剝離軟組織。 顯露骨折端復位骨折后,選擇合適的內固定材料,骨盆、髖臼骨折選用重建鋼板,肩關節、肘關節、膝關節、踝關節周圍骨折盡量選用關節周圍鎖定鋼板,腕骨骨折脫位選用克氏針和錨釘,參考術前的模擬手術選用相應的規格鋼板螺釘,放置在合適的位置,透視下確定骨折復位和內固定物位置滿意、不進入關節。 對于需要植骨的脛骨平臺骨折、Pilon 骨折等,取髂骨或用人工骨植骨。對于術中復位、顯露困難的骨折,術者可再次對照環氧乙烷消毒處理的骨折模型,在手術臺上“閱讀”骨折類型,輔助關鍵骨折塊的復位,對于不影響手術效果的小骨折塊可不剝離。
2 結 果
17 例全部獲得隨訪 6~24 個 月 ,平均 13 個 月 (圖2),其中 16 例達到解剖復位,10 例達到功能復位。 骨折全部愈合,術后功能恢復,按各受累關節的評分系統(Neer 肩關節功能評定標準、HHS 肘關節功能評定標準、Cooney 腕關節功能評定標準、Harris 髖關節功能評定標準、HSS 膝關節評定標準、AOFAS 踝關節和后足功能評定標準):優 14 例,良 10 例,可 2 例,其中1 例為肘關節三聯征患者。
3 討 論
3.1 3D 打 印技術在復雜骨折手術治療中的應用前景 在復雜骨折的治療中,采用 3D 打印系統快速制造出骨折模型,可用于骨折的臨床診斷、手術方案的規劃、 術中指導和個性化內固定物或假體的制作,也可以用于臨床教學。 Bagaria 等[1]先后在髖臼、跟骨、Hoffa 骨折中使用 3D 打印等比例實體模型,制定個體化治療方案,不僅精確完成手術,而且縮短手術時間,減少麻醉藥用量,減少手術出血,故作者推薦在關節周圍、髖臼骨盆及顱頜面等復雜骨折中使用 3D 打印技術。 章瑩等通過快速成形技術治療脛骨平臺骨折,對比于常規手術組,在手術出血量、手術時間、術后功能評分等方面顯示明顯的優勢。標準的內固定物能滿足大部分臨床需求,但是在特殊情況下,可能出現患者個體因素導致的鋼板與骨折部位不帖伏、不匹配或骨折部位的特殊性需要反復塑形鋼板,影響手術固定效果、增加手術時間。 而 3D 打印技術可根據患者實際情況定制個性化、特殊要求的內固定物,以滿足解剖及生物力學的要求。 劉百偉等應用 3D打印定制的髖臼后緣鎖定鋼板治療髖臼后緣骨折,取得了滿意的效果。
3.2 復雜骨折手術治療的原則 復雜骨折的治療是骨科的難題。軟組織的保護、骨折的滿意復位、牢固固定、 支具輔助下的早期主被動功能鍛煉是治療的原則,尤其是對于關節周圍骨折。 骨折滿意的復位、牢固的內固定和早期康復鍛煉,才能使功能獲得最大恢復,改善治療效果。否則,骨折畸形愈合或關節面對合不佳,會導致關節內軟骨的快速退行性改變。
3.3 3D 打印技術在復雜骨折手術治療中的應用體會
筆者總結 3D 打印出來的骨折 1∶1 實物模型在復雜骨折治療中有顯著的優勢:①術前規劃:能提供準確、直觀、細微的骨折部位信息,從而幫助醫師對骨折部位的病理解剖、損傷機制和損傷后改變有全面的理解和認識,減少漏診和誤診;手術醫師能進行術前骨折模擬復位、內固定物的預塑形。②術中輔助:手術醫師可以根據模型選擇最佳的手術入路,也可以將消毒的實體模型帶到手術臺,提供現場指導的可能,彌補傳統影像學檢查和術中骨折有限顯露在直觀及整體理解上的不足;避免由于對骨折信息了解不足而進行不必要的軟組織剝離和損傷,增加了內固定物放置、螺釘置入和植骨量評估的準確性。③可以指導患者術后功能鍛煉,增加患者的醫從性。 3D 打印技術也為骨科醫生的外科手術技巧訓練開辟了全新的臨床醫學教育模式。 另外,對于簡單的骨折,無需行 3D 打印,傳統的 X 線、CT、MRI 等檢查即可,3D 打印技術不能取代傳統的影像學檢查。
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