研究人員確定3D打印在治療髖關節(jié)骨折方面更有效

2020年6月2日，南極熊從外媒獲悉，一組來自中國和美國的研究人員利用3D打印技術為髖關節(jié)骨折患者建立了1:1的骨盆模型，以輔助雙柱髖臼骨折的手術治療。

在研究中，研究人員根據(jù)物理3D打印的骨盆模型，比較了傳統(tǒng)的術中輪廓板的方法和使用預制板的方法。論文介紹了3D打印和虛擬模擬兩種方法在雙柱髖臼骨折的術前規(guī)劃中的應用。

最終，研究人員表示，3D打印可以幫助骨科醫(yī)生縮短手術時間，提高手術的臨床效果。

△骨折碎片的三維模型，圖片來源：《中華醫(yī)學雜志》

3D打印技術在外科手術中的優(yōu)勢

髖臼骨折是指髖關節(jié)的 "球托部 "的髖臼部分斷裂。雙柱髖臼骨折指的是當整個承重關節(jié)面與骶髂關節(jié)脫離時。研究人員表示，它們是最嚴重的，也是第二大常見的髖臼骨折類型。根據(jù)該論文，"大約21%的髖臼骨折涉及兩柱的髖臼骨折，需要良好的縮小術和穩(wěn)定的內(nèi)固定，以防止創(chuàng)傷后關節(jié)炎，并獲得良好的臨床療效。"

然而，事實證明，由于髖臼雙柱骨折的手術治療具有復雜的髖臼骨折形態(tài)和弧形面，手術治療具有一定的挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)的髖臼骨折手術需要在手術中期對鋼板進行輪廓化處理，這不僅增加了手術時間，也增加了失血量。

研究人員發(fā)現(xiàn)，3D打印技術是幫助外科醫(yī)生了解骨折碎片的形狀，模擬骨折的縮小，特別是在復雜的髖臼骨折中，3D打印技術是一種潛在的路徑。"三維(3D)打印技術發(fā)展迅速，由于其設備和成本都很容易獲得，因此在臨床上得到了廣泛的應用。"作者補充道。

可以通過3D打印的1:1比例的骨盆模型進行術前虛擬模擬，幫助手術治療雙柱髖臼骨折的手術過程中，通過3D打印的1:1比例的骨盆模型進行預塑板。在解釋這一過程的好處和局限性時，研究人員表示，"之前的研究顯示，3D打印技術在髖臼骨折手術治療中的應用可以顯著減少手術時間和失血量，但不能獲得明顯更好的骨折縮小效果。"

研究人員認為，通過3D打印技術，骨科醫(yī)生將能夠在縮短手術時間的同時，提高術后骨折縮小質(zhì)量、髖關節(jié)功能和并發(fā)癥發(fā)生率等臨床效果。

事實上，3D打印技術此前已經(jīng)在各類髖關節(jié)手術中得到了成功的應用。2019年年底，LOGEEKs醫(yī)療系統(tǒng)公司（MS）透露，其3D打印的植入物已被應用于髖關節(jié)的重建修復手術中，并配合撞擊性骨移植。此前的一年，佛羅里達州的外科醫(yī)生們還使用總部位于馬薩諸塞州的醫(yī)療技術公司ConforMIS的3D打印植入物進行了髖關節(jié)置換手術。

手術結果，展示3D打印的植入物。圖片來源：LOGEEKs

3D打印治療髖關節(jié)骨折更有效

為了開展研究，該團隊對2013年9月至2017年9月期間診斷為雙柱髖臼骨折的40例患者建立了隨機的前瞻性病例對照研究。20名患者被分配到3D打印組，另外20名患者分配到傳統(tǒng)方法組。

虛擬模擬和3D打印骨折碎片模型的方法涉及到將每個患者的骨盆地形圖圖像保存為數(shù)字成像和醫(yī)學通信（DICOM）文件。然后將這些圖像導入到MIMICS，這是Materialise公司開發(fā)的醫(yī)學3D圖像處理軟件。骨折碎片使用重新定位功能進行解剖學上的縮小，然后導出為STL文件并導入到Materialise Magics軟件中進行固定和支撐生成。

圖為3D打印組的一個病例，圖片來自《中華醫(yī)學雜志》

最終的STL被3D打印出來，然后用3D打印的縮小型半骨盆模型測量螺絲釘?shù)拈L度，用于手術過程中的預塑板。手術模擬完成后，對預成型的解剖板和螺釘進行消毒處理，用于輔助髖臼手術。

從評估結果來看，研究人員觀察到虛擬模擬和3D打印是一種比傳統(tǒng)技術更有效的治療雙柱髖臼骨折的方法。"我們發(fā)現(xiàn)，3D打印組的術后骨折縮小質(zhì)量和髖關節(jié)功能明顯優(yōu)于常規(guī)方法組，3D打印的縮小型半骨盆模型可能有助于解剖學上預塑鋼板，以獲得良好的骨折縮小質(zhì)量和髖關節(jié)功能，降低創(chuàng)傷性關節(jié)炎的風險，手術時間。儀器操作時間和術中透視時間明顯縮短，3D打印組的失血和輸血量明顯少于傳統(tǒng)方法組。 ”

論文“Surgical treatment for both-column acetabular fractures using pre-operative virtual simulation and three-dimensional printing techniques,”發(fā)表于《中華醫(yī)學雜志》。作者為Huang JH, Liao H, Tan XY, Xing WR, Zhou Q, Zheng YS, Cao HY and Zeng CJ.


編譯自：3dprintingindustry