3D打印技術在骨科的應用
3D打印技術,是近幾年非;馃岬囊粋詞。醫學百事通志愿者醫師曾參軍教授專題解讀“采用3D打印技術進行微創腹腔鏡輔助下髖臼骨折的手術策略”。
今年年初,南方醫科大學第三附屬醫院(廣東省骨科研究院)曾參軍教授帶領的團隊把現代高端科技3D打印技術應用到臨床骨科上,并與現代微創內窺鏡技術相結合,成功實施了世界首例采用3D打印完成術前模擬骨折整復手術并在微創腹腔鏡輔助下髖臼骨折內固定手術。該技術標志著我國在骨盆髖臼骨折微創治療方面達到了國際領先水平。
3D打印其實是一種快速成型技術,是以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。在國外,3D打印技術已經在新產品開發、生物醫療、航空航天、影視教育創意等方面有較多應用,而我國還主要局限于模具打印、文化創意產品等少數領域。西方國家在醫療健康領域方面的3D打印技術已經取得成效,已經可以打印出個性化的假牙、假肢。
傳統髖臼骨折切開復位手術創傷大,一般要切開一個20至30厘米的切口,手術時間長,手術中出血量大、恢復慢。采用3D打印技術進行微創腹腔鏡輔助下髖臼骨折的手術主要就是通過3D打印技術及微創技術提升手術精度,減輕患者痛苦。
一般手術方案為:對患者骨盆進行三維重建模擬復位后,采用3D打印技術,將患者的仿真骨盆模型按照1∶1的比例打印出來,虛擬手術設計鋼板的最佳位置、螺釘植入的最佳方向,并進行鋼板、螺釘長度數據的測量,螺釘方向導航模塊的設計及鋼板預彎等一系列術前體外模擬手術,最終才在腹腔鏡輔助下實施髖臼骨折內固定術。所有準備工作操練完畢,最后正式為患者實施髖臼骨折內固定術。
3D打印出和患者全仿真的骨盆
手術在腹腔鏡輔助下進行,首先在腹壁上打四個0.5至2.5厘米的小孔,將腹腔鏡置于腹膜外建立氣腹,充分“顯露”髖臼骨折部位,然后將之前模擬手術時預彎好的鋼板放置到最佳位置,并鉆孔植入螺釘。由于術前螺釘長度已按照傷者的身體進行精確測量,手術中不需要反復預彎鋼板及測量螺釘,使得手術時間大大減少。真正的內固定時間不到1小時,前后出血僅80毫升。如果按照傳統術式來做,出血至少得1000毫升。術后復查鋼板位置及螺釘植入方向長度與術前3D打印模擬手術完全匹配。
傳統髖臼骨折切開復位手術由于切口大,因此康復周期很長,而微創手術由于傷口小,疼痛輕,患者當天就可翻身,次日就能坐起來,還免得落下長長的疤痕。可見采用3D打印技術完成術前模擬骨折整復手術,可以大大減少手術操作中的失誤,減輕病人的痛苦。新手術的運用,也可大大節約血源。
左圖為傳統手術后留下的傷口,右圖為微創手術后留下的傷口
當前的3D打印技術可以打印出與患者完全匹配的全仿真器官進行手術預演。但未來3D打印技術一個前沿方向是研究如何打印‘活’的人體器官。只要能找出與人體相容的材料,再把人體的細胞放上去進行增殖分化,也許就能夠制造出真正的人體組織。不過,當前打印人體器官還只是一種科學愿景,這依賴于打印材料和技術上的突破,并需要開展生物、醫學、計算機等多學科來交叉研究。
曾參軍,醫學百事通志愿者醫師。南方醫科大學第三附屬醫院創傷骨科副主任,副主任醫師,副教授。熟練掌握了骨科常見病、多發病及疑難病癥的診治技術,對嚴重多發傷、多發骨折的搶救成功率高。對復雜骨盆及髖臼骨折、四肢多段粉碎骨折、復雜關節內及周圍骨折、骨不連、各種畸形矯形手術經驗豐富,對創傷骨科微創治療具有豐富的臨床經驗、特別對骨盆、髖臼骨折、老年髖部骨折的微創治療經驗豐富。研究方向:1.骨盆髖臼骨折的微創治療。2.老年髖部骨折的微創治療。3.感染性大段骨缺損的基礎和臨床研究。4.骨折愈合與骨組織損傷修復的基礎研究。核心期刊發表骨科臨床專業學術論文10余篇。
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