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3D打印技术在骨科临床的应用研究及展望
近年来3D打印技术快速发展,在临床的应用越来越广泛,尤其在骨科的应用涉及到了各个亚专科.3D打印实物模型与X线片、CT、MRI等影像资料相比具有独特的直观性、可触摸和体外操作性.利用3D打印模型可进行术前的规划和手术方案的优化,指导内固定装置置入,也可进行模拟手术.3D打印导板同样为内固定物的置入提供了新的方法.同时个体化模板辅助置钉法能缩短手术时间,减少术中的放射线暴露时间.个性化内植物的使用可简化手术步骤,减少组织损伤.使内植物更加贴合骨面,比较完美地解决传统假体不能完全匹配患者骨骼的问题,而且可以打印出适合任何形状骨缺损的假体.3D打印技术的应用使复杂的骨科手术变得相对容易,手术的效果也就得到了提高.随着3D打印技术的进步和完善,其在医学领域的应用范围会越来越广泛,打印精度和材质适应性也会越来越高,具有推广的价值.本文在复习国内外有关3D打印文献的基础上结合本科应用病例的实际情况对3D打印技术在骨科临床的应用进行综述.
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术中CT引导下寰枢椎复位、固定
目的:探讨术中CT引导下寰枢椎复位、固定手术的临床疗效.方法: 选择2015年1月至8月北京大学第三医院骨科行术中CT引导下寰枢椎复位、固定术的16例患者进行回顾性分析,其中男7例,女9例,年龄26~68岁,平均49.9岁.16例中12例为陈旧性寰枢关节不稳定或脱位,4例为C2齿突新鲜骨折、脱位.16例中14例进行了寰枢椎植骨融合术,2例仅寰枢椎固定、未进行植骨.术中CT使用时机:(1)在术中置钉前CT扫描评估寰枢椎复位情况;(2)术中寰枢椎椎弓根穿刺过程中,CT扫描引导穿刺方向(其中2例患者联合使用3D打印个体化导板和术中CT引导寰枢椎置钉);(3)置钉完成后应用多平面CT重建图像评估螺钉位置及寰枢关节复位情况.计算术中CT扫描的次数,将同期实施徒手寰枢椎内固定的19例作为对照组,比较两种术式的置钉准确性.结果: 本组11例术中CT扫描1次、4例2次、1例3次,平均1.4次.16例中CT扫描发现2例寰椎螺钉位置不佳,在术中进行了修正,未出现神经、血管损伤及伤口感染病例.所有病例获得随访,随访时间3~10个月,平均6.7个月.16例术后寰枢关节均获得解剖复位.术后3个月复查CT见寰枢融合良好(14例),齿突骨折骨性愈合(2例).11例术前合并脊髓病患者脊髓功能改善,平均JOA评分由12.1分提高至14.4分.至后一次随访均未发现断钉、断棒、内固定松动等并发症发生.置钉准确性比较,发现16例CT组所有寰枢椎螺钉位置均满意,而徒手置钉组19例中有2例4枚的螺钉位置不佳(10.5%).结论: 应用术中CT引导下寰枢椎复位、固定术提高了寰枢椎置钉的准确性,判断寰枢关节复位程度更加精确,术中即刻了解螺钉位置,一定程度上避免返修,显示该术式临床效果良好.
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3D打印定向截骨导板治疗脊柱畸形的临床效果
[目的]探讨3D打印定向截骨导板技术在脊柱畸形治疗的临床效果.[方法]选择2015年11月～2017年5月在本院住院治疗的40例脊柱畸形患者为研究对象,根据手术方式不同将其分为3D组和常规组各20例,前者采用3D打印定向截骨导板法确定经椎弓根截骨融合固定,后者采用传统技术经椎弓根截骨融合固定.对比两组患者的手术时间、出血量、引流量、住院时间、畸形矫正率,采用疼痛目测类比评分法(VAS)和Oswestry功能障碍指数(ODI)评价两种方法的临床效果.[结果]3-D组手术时间[(196.67±63.38) min vs (297.34±56.81) min,P＜0.05]、术中失血量[(310.21±95.28) ml vs (679.76±83.35) ml,P＜0.05]、术后引流量[(298.32±56.81) ml vs(573.43±77.65) ml,P＜0.05]、住院时间[(12.11±2.67)d vs (15.26±3.02)d,P＜0.05]、置钉准确率[100％ vs85.00％,P＜0.05]和畸形矫正率[(72.51±10.23) ％vs (56.14±16.07)％,P＜0.05]均显著优于常规组.与术前相比,术后2个月和12个月3D组和常规组患者冠状面Cobb角均显著减少(P＜0.05),VAS和ODI均显著降低(P＜0.05);但相同时间点,两组间VAS和ODI的差异均无统计学意义(P＜0.05).[结论]3D打印定向截骨导板治疗脊柱畸形可缩短手术时间,减少术中出血量,提高矫正率.
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3D打印导板辅助骶2髂骨螺钉置入
[目的]介绍3D打印导板辅助骶2髂骨(S2AI)螺钉置入技术.[方法]2016年6月～2018年1月,本院收治需使用骶2髂骨螺钉内固定患者17例,男8例,女9例;年龄40～65岁.术前行骨盆CT扫描及三维重建,扫描CT数据导入Mimics软件模拟骶2髂骨螺钉钉道的长度及方向,方向确定后生成导向导管模型;根据S1-S2椎板及棘突形态设计导航模块底座;将导管及底座终合成导板并打印成形.术中使用导航模块辅助置入骶2髂骨螺钉,记录术中每枚骶2髂骨螺钉置入时间、术中透视次数.术后复查骨盆CT扫描,复查CT数据导入Mimics软件重建骨盆.观察钉道是否穿过骶髂关节,是否穿破骨皮质,浏量骶2髂骨螺钉头倾角、外倾角,测量进钉点,统计每枚螺钉数据并分析术前模拟和术后实际相关性.[结果]导板辅助下置入骶2髂骨螺钉34枚,单个螺钉置入时间(11.82:±2.09) man,每名患者术中透视次数(4.47±0.94)次.所有螺钉均穿过骶髂关节、在骨皮质内.每侧螺钉术前规划进钉点、实际进钉点差异均无统计学意义(P＞0.05),每侧螺钉术前规划头倾角、外倾角差异均无统计学意义(P＞0.05).[结论]3D打印导板辅助置入骶2髂骨螺钉技术有助于个性化精准置钉,降低血管神经损伤风险,减少透视次数,缩短置钉时间.
关键词： 3D打印导板 S2侧块髂骨螺钉(S2AI螺钉) 骶骨骨盆固定 骶髂关节 -
精准微创根管治疗-3D导板指引下的钙化根管疏通术
目的:研究3D导板指引下采用精准微创的方法,疏通钙化根管治疗根尖周炎的临床新技术.方法:针对根管不通的前牙患者拍摄CBCT,收集CBCT数据并结合口内三维扫描数据,三维重建确定牙根方向,精确定位根管的长度及方向.进行3D导板的设计并打印,超声工作尖在3D导板的指引下去除根管内钙化物质,疏通根管,镍钛根管预备、超声冲洗结合热牙胶充填进行根管治疗.结果:使用3D导板引导,钙化根管得以精准疏通,X线检查显示疏通根管沿固有根管方向走行,根管壁破坏小,根管治疗得以顺利实施.结论:CBCT测量结合3D打印导板可以安全精准的定位根管方向和深度,微创进行根管治疗,对于钙化根管治疗具有较好的指导性.
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三维CT在PSI辅助初次人工膝关节表面置换术前截骨计划中的应用
[目的]探讨借助三维CT的术前规划在个性化手术工具(PSI)辅助初次人工膝关节表面置换中的应用.[方法]54位患膝骨关节炎的患者依据随机、"双盲"的方法分为传统工具(CI)组和PSI组,每组27位患者,进行初次膝关节表面置换术.两组术前根据三维图像及截骨数据来选取假体大小.PSI组胫骨平台假体的旋转定位依据形合度匹配,并允许假体边缘在一些部位有限超出截骨面边缘.CI组术中依据传统方法进行测量和截骨.比较两组患者手术时间,调整假体大小的例次,后髁截骨量,术后X线平片情况,术后3个月、1年AKS评分.[结果]两组手术时间无统计学差异;PSI组术中无需调整假体大小;CI组有8例所用假体与术前计划不同,均小于术前依据三维CT的测量结果;CI组平均后髁截骨量大于PSI组.术后3个月PSI组患者AKS高于CI组;术后1年两组AKS评分没有统计学差异.[结论]术前薄层CT扫描结果可用于术前截骨计划,有利于正确选择股骨假体尺寸和位置.股骨和胫骨假体在一定部位有限超出截骨面边缘,不会增加术后患者不适感.使用解剖形态的胫骨假体时,可以依据佳覆盖原则确定胫骨假体的旋转定位.
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虚拟手术及3D打印导板在腓骨肌皮瓣修复下颌骨缺损中的临床应用
目的:将虚拟手术及3D打印导板用于腓骨肌皮瓣修复下颌骨缺损,实现下颌骨缺损的个性化精确修复,并探讨3D打印导板在提高下颌骨缺损修复精确度方面所发挥的作用.方法:10例下颌骨病变患者在术前模拟完成病变切除及腓骨移植重建,设计制作3D打印导板,术中应用导板重建下颌骨.术后使用图像融合技术对比实际手术与模拟手术的差异大小,对其差异值进行统计分析.结果:3D打印导板术中就位顺利,患者面型及咬合关系恢复良好.测量结果显示10例患者实际手术与模拟手术大截骨误差为(1.57 ±0.80) mm.结论:数字化3D打印导板应用于腓骨肌皮瓣修复下颌骨缺损,能获得较好的精准度.使用髁突定位导板固定下颌残端,能有效稳定患侧髁突位置,提高重建精确度.
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3D打印导板辅助射频温控热凝术治疗第2支三叉神经痛的临床研究
目的 评价3D打印导板辅助射频温控热凝术治疗原发性第2支三叉神经痛的临床疗效.方法 对52例采用射频温控热凝治疗的原发性第2支三叉神经痛患者进行临床随访研究,其中32例采用3D打印导板辅助穿刺(导板组),20例采用常规经翼腭窝穿刺(常规组),记录两组患者的术中穿刺操作时间、手术时间、穿刺成功率、术后即刻疼痛程度(VAS),采用巴曼神经学研究所分级标准对术后疗效进行评估,并记录术后并发症的情况.随访时间为1年,观察疗效.结果 与术前比较,两组患者术后即刻疼痛均明显缓解,差异均有统计学意义(P<0.05);导板组患者的穿刺操作时间、手术时间明显短于常规组,穿刺成功率高于常规组,差异有统计学意义(P<0.05).根据BNI分级标准,两组患者术后治疗效果的差异无统计学意义(P>0.05).结论 3D打印导板辅助射频温控热凝术治疗原发性第2支三叉神经痛,可提高手术成功率,减少手术并发症,具有临床推广价值.
