【臨床案例】個性化骶髂螺釘置入導向模板數字化設計和3D打印
時間：2017-07-14 10:31 來源：三的部落 作者：中國3D打印網 閱讀：次
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背景
骨盆骨折是一種嚴重外傷，占骨折總數的1%～3%，多由高能外傷所致，半數以上伴有合并癥或多發傷，致殘率高達50%～60%。最嚴重的是創傷性失血性休克及盆腔臟器合并傷，救治不當有很高的死亡率，可達10.2%。據統計，骨盆骨折中50%～60%由汽車車禍造成，10%～20%是由于行人被撞，10%～20%為摩托車外傷，8%～10%為高處墜落傷，3%～6%為嚴重擠壓傷。
垂直不穩定的骨盆骨折中通常存在骶骨骨折、骶髂關節骨折脫位，骶髂螺釘因其具有良好的生物力學性能,是目前治療骨盆骨折后環損傷、降低致殘率的優選方案。
然而,由于骶骨的特殊解剖結構，骶髂螺釘置入很難達到理想的位置，導致螺釘置入時存在困難。第一，骶髂螺釘置入通道毗鄰骶神經及盆腔內臟等重要結構，螺釘的穿出可導致骶神經、髂內動靜脈、腰骶干及閉孔神經等重要血管、神經的損傷，造成不可挽回的并發癥；第二，螺釘置入區域狹小，置入過程需要反復透視以確定螺釘的入定點及釘道方向，以免螺釘置入位置偏移，導致內固定失敗，影響手術療效。傳統的多角度反復透視下置入螺釘會增加患者及手術操作人員的射線暴露風險，導致醫源性輻射損傷并可增加腫瘤的發生率。為提高螺釘置入的準確性及減少透視時間，多可采用CT掃描引導或術中導航系統進行骶髂螺釘的置入。而隨著數字骨科的發展，3D打印技術的臨床應用為骶髂螺釘的置入提供了新的方法。
3D打印是一種基于材料堆積法的新制造技術，初衷是實現產品的快速研發、制造，自上世紀80年代后期起，開始應用于工程制造等領域。目前，3D打印手術導板已應用于臨床研究，通過術前計算機輔助設計制作的個性化導板，已成功應用于一些髖關節、膝關節、脊柱手術，術中可以做到不再使用任何計算機輔助的導航、透視等設備，可避免接受電離輻射，并能極大的節省手術時間。
手術規劃 骨盆數據導入三維重建軟件后，生成3D重建的骨盆模型。在骨盆模型的冠狀面、矢狀面及橫斷面坐標內，確立骶髂螺釘的最佳入點，即髂前上棘與髂后上棘連線與股骨縱軸延長線的交點，釘道末端終點選擇貼近S1椎體上終板中心點；骶髂螺釘的入點及止點之間即為釘道；通過軟件重建冠狀面、矢狀面及橫斷面與周圍結構的毗鄰關系，確定釘道安全后測量釘道的長度。
基于設計并標記的釘道路徑，在軟件中用圓柱體代替螺釘，觀察骶髂螺釘在釘道內的軌跡。緩慢拖動滾軸，分別在3D界面、軸面、矢狀面觀察圓柱體通過骶骨側塊的位置關系，確定CAD圓柱體與設計釘道一致。最后將模型數據以STL格式保存。
設計并打印骶髂螺釘置入導板
設計軟件中打開保存的數據，轉動三維結構，從各個角度觀察釘道是否穿破骶骨側塊周圍皮質，并根據剖面和三維結構觀察結果對釘道做適當的微調。在適當位置（骨性點）設計導板，再導出模型數據，將數據以STL格式導入3D打印機，最終使用光敏樹脂材料打印出導向模板。過程示意請見下圖。
A 導入設計軟件后
B 在預設位置建立基座和套管
C 在其余釘道附近建立模型
D 位置關系計算后的導板模型
3DPRO 501M一次打印成型的術前模型
3DPRO 501M醫用3d打印機
將打印出的導向模板放置在骨盆3D打印模型的相應位置，驗證骶髂螺釘導向模板和髂后上棘及鄰近髂嵴后部骨性結構表面貼合良好。
臨床使用圖
經驗總結
在使用計算機輔助術前設計骶髂螺釘通道、3D打印骨盆模型及骶髂螺釘導向模板的過程中，需要將每一步設計操作的偏差因素降到最低。
過程中應該注意如下幾點：
（1）CT掃描的層厚不要超過1mm，以降低數據轉換及三維重建中模型的失真；
（2）導向模板宜選擇具有一定硬度、韌性、可消毒，受力后不易變形的材質，以便術中應用；
（3）導向模板設計中，模板的骨性依托部分應多點、立體選擇骨性標志，以增加導板契合程度及穩定性，導板的導向管道內徑設計應與導針直徑匹配，管道外部長度應足夠，以增加導針導向的準確性；
（4）可以預留一些小孔便于克氏針固定；
（5）若骨折有位移請先復位后再使用導板置釘。
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(責任編輯：admin)
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