3D打印個體化模板在骨科手術中的應用

朱春冀，雷大林，劉應旭，崔家平，李梅烽，胡建邦，吳曉涵

云南省昭通市第一人民醫院，云南昭通 657000

近十年來隨著交通的不斷發展，人們的生活空間也變得越來越大，車輛的大量增加了車禍的發生率，大能量的損傷導致了許多復雜的骨折類型，帶來了許多手術治療方面的難題。傳統手術方式雖然能夠解決部分問題，但很難做到手術設計的精確化。現代計算機技術的發展將手術設計帶入了數字化時代，為其提供了新的工作平臺，能夠非常直觀、精確地將手術方案展示在手術醫生面前。近年來，3D打印技術日漸興起，數字化設計的手術方案可通過3D打印手術個體化模板，實現于手術前的模擬復位，固定，內固定術前預定型，手術過程中操作指導。

1 資料與方法

1.1 一般資料及術前的數據準備

25例復雜骨折患者，男21歲，女14歲；年齡6～67歲，平均22.7歲。骨盆骨折12例，股骨骨折5例，脛腓骨骨折4例，關節周圍骨折3例，脊柱骨折1例。患者入院時進行手術評估，確定常規處理有難度，行螺旋CT掃描檢查，將其DICOM數據輸入計算機中采用Mimics軟件進行處理，然后將數據交由院外專業3D打印公司采用選擇性激光燒結技術（SLS）按1∶1比例打印骨折模型。

1.2 手術方法

1.2.1 模擬手術 術前根據骨折影像學資料及3D模型對骨折進行分型，然后制定手術入路。按照手術方案在3D模型上對骨折塊進行復位操作，并選擇合適長度的鋼板、螺釘，將鋼板塑形后放置于骨折復位后的模型上并固定，確定鋼板放置的合適位置和螺釘數量、打入方向和長度并記錄。

1.2.2 實際手術 按照術前制定手術方案進行，術后行X線對骨折復位情況進行評估。將術前設計手術方案和實際手術過程相比較，比較內容包括鋼板長度、螺釘數量，同時記錄了實際手術所需的時間。

圖1 患者為兒童骨折使用3D打印定制個性鋼板治療

此例為兒童脛腓骨下段粉碎性骨折，有明確的手術指征，需切開復位內固定。常規無特定的兒童鋼板，成人鋼板過寬，針眼設計不符合兒童解剖。利用3D打印1:1個性模型，特制一塊個性化鋼板，術中使用鋼板貼服較好，與術前規劃一致，見圖1。

圖2 患者為骨盆粉碎性骨折3D打印個性模型術前預折鋼板術前規劃

骨盆粉碎性骨折利用3D打印個性化模型術前確定鋼板放置的位置、鋼板的長度以及術中所需螺釘的數量、長度、進釘方向，同時對鋼板進行預彎塑形，見圖2。

2 結果

所有病例骨折術前均利用3D打印技術制定了手術方案，并利用3D打印模型進行了手術步驟的模擬操作。骨折均按術前手術方案進行手術，手術入路、鋼板長度、螺釘數量及長度均與術前方案一致。

3 討論

傳統骨科手術方式以臨床經驗為基礎，參照普遍性解剖結構，在手術的方案制定上多以固定模式為主，忽視了個體差異的存在。每個個體骨折均存在差異，僅按傳統手術方式治療很難滿足個人不同骨折情況的具體要求[1]。隨著現代計算機技術及影像學技術的發展，骨折情況可以通過CT進行三維重建了解得更清楚，進而再行切割、移動、旋轉等操作設計手術方案。但是其對醫生的空間立體重建的思維能力有較高要求，并直接影響到手術方案的制定及術后的預后。借助3D打印模型，一方面能夠很好地了解骨折的具體情況并對骨折進行分型，指導選擇合適的手術方案，初步確定術中可能存在的難點；另一方面可以在模型上進行手術方案的模擬操作，結合骨折特點及軟組織解剖結構選擇手術入路、制定骨折的復位固定順序、采用的內固定方式，并可以在術前確定鋼板放置的位置、鋼板的長度以及術中所需螺釘的數量、長度、進釘方向，同時對鋼板進行預彎塑形[2]。從而在實際手術操作過程中可以做到有條不紊地進行骨折復位固定，術中還可以隨時參考模型，減少術中透視頻率，縮短了手術時間，減少了不必要的手術創傷，在一定程度上提高手術成功率和降低手術并發癥發生率。合理設計的導板可以將手術前的設計準確地帶人手術中。而且隨著3D打印技術的逐步普及，導板的加工難度逐漸降低，3D打印手術導板技術已成為基層骨科醫生的最佳選擇。

[1]付軍，等.數字化結合3D打印個體化導板的設計加工及其在骨腫瘤手術中的應用[J].中華創傷骨科雜志，2015，1，17（1）：50-54.

[2]周偉，力雷青，等.3D打印技術在髖臼骨折手術中的臨床應用[J].醫學臨床研究，2014 ，6，31（6）：1097-1103.