3D打印技術在骨盆骨折術前評估和個體化鋼板定制中的應用(2)
3D打印技術個性化鋼板的制備
精準醫療是21世紀醫學發展的重要方向之一。雖然標準化的骨科內置入物可以滿足大部分患者的治療需求，但就骨盆骨折而言，由于其解剖結構復雜、前后環的骨性結構不規則，且個體差異大，為提高手術治療效果，術中鋼板與骨性結構需做到盡量貼服。而術前預塑形的重建鋼板，鋼板的強度，特別是在釘孔周圍的強度必然下降，增加鋼板疲勞斷裂的可能；螺釘孔的變形，可影響螺釘的置入，特別是螺釘的鎖定，從而降低內固定的穩定性。3D打印技術則可以“量身定制”個性化鋼板，其鋼板長度、螺釘孔及螺釘方向術前均已設計好，因此鋼板固定后與骨面更加貼服、穩定，有利于患者的康復。由于是解剖學設計，有利于鋼板的微創插入，術中無須折彎，故不會影響其剛度、抗疲勞強度。目前，國內外已廣泛開展了3D打印個體化內置入物的臨床應用研究。
Dai等和戴魁戎等采用3D打印技術，定制個性化的半骨盆用于治療骨盆腫瘤患者，取得了良好的臨床療效。Xu等利用3D打印技術人工定制樞椎，成功治療1例12歲的尤文肉瘤患兒，并重建病變椎體切除后的穩定性。上述研究均聚焦于關節、脊柱等骨腫瘤治療的個性化假體定制研究，但有關創傷骨折中個體化定制鋼板的研究報道非常少。
筆者已開展了“3D打印結合個體定制鋼板內固定技術在骨盆骨折治療中的應用”的研究，術前通過計算機模擬骨盆骨折的復位，通過健側骨盆翻轉或骨折虛擬復位的方法，按照解剖復位的治療要求虛擬定制骨盆前后環的鋼板，再采用常規鋼板的制作方法，一是線切割下料鋼板外形，使用模具沖壓成形，經過數控機床加工螺紋孔，鉗工去毛刺，然后處理鋼板表面光潔度，完成個性化定制鋼板的制作；二是采用五軸加工中心直接雕刻出定制的鋼板，再利用3D實體模型對定制鋼板進行驗證，可縮短手術時間，減少術中出血量及透視次數，降低了術后并發癥的發生。
關于骨盆個性化定制鋼板，目前處于起步階段，有些問題還需進一步研究和驗證。一是如何確定定制鋼板的外形?筆者采用了鏡像翻轉的方法，利用健側骨盆環模擬解剖復位的前環骨折端，但實際手術中并不一定能夠達到骨折端的解剖復位，特別是當骨折嚴重粉碎時；同時，當雙側骨盆前環均有損傷時，亦無法采用鏡像翻轉。筆者也嘗試通過虛擬復位骨折端指導定制鋼板，對于簡單的前環骨折，虛擬復位操作簡單，當骨折粉碎時，虛擬解剖復位則相當困難，同樣也不利于鋼板的定制。因此，還需要更多的研究來比較兩種確定定制骨盆鋼板方法的優劣，制訂更為合理的方法增加定制鋼板與骨性結構的匹配性。二是定制鋼板的制造。目前采用的定制鋼板制作方法大約需要3d，周期較長，為了盡快使用，常規不進行力學強度的測試，而是將定制鋼板較普通鋼板加寬、加厚來提高其力學性能，但加厚的鋼板可能會引起患者骨盆區域的突出不適，特別是瘦弱的患者。3D金屬打印是個性化定制鋼板的新方向，目前已廣泛應用于航空航天等領域，但打印金屬鋼板的力學強度還需進一步的研究驗證。
總之，3D打印技術應用于骨盆骨折的研究大多集中于術前評估階段，并取得了一定的研究成果。為了更加精準地治療骨盆骨折，3D打印技術結合個性化鋼板的制備則是創傷骨科未來發展的趨勢。個性化定制的鋼板作為一種新型產品，一方面需要政府部門制定相應的政策法規以授權其合法使用，另一方面則需嚴格的技術標準和產品質量控制，需要更多的創傷骨科專家與影像科及相關器械生產廠商的通力合作，開展從鋼板外形設計到個性化鋼板的制備工作，并致力于臨床推廣應用。
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