來自中國和美國的一組研究人員已經使用3D打印創(chuàng)建了1：1比例的髖部骨折患者的骨盆模型，以輔助外科治療雙柱髖臼骨折。在這項研究中，研究人員比較了根據物理3D打印的骨盆模型在術中對板進行仿形的傳統方法與使用預輪廓板的方法。本文介紹了3D打印和虛擬模擬在髖臼雙柱骨折的術前計劃中的使用。最終，研究人員假設3D打印可以幫助整形外科醫(yī)生縮短時間并改善外科手術的臨床效果。

  骨折碎片的3D模型。圖片來自《中華醫(yī)學雜志》。

3D打印在外科手術中的好處

髖臼骨折是指“球窩”髖關節(jié)的窩部斷裂。髖臼雙柱骨折是指整個承重關節(jié)表面從關節(jié)脫離。研究人員解釋說，它們是髖臼骨折中最嚴重，第二常見的類型。根據該論文，“涉及髖臼兩列的所有髖臼骨折中，約有21％需要良好的復位和穩(wěn)定的內固定，以防止創(chuàng)傷后關節(jié)炎并獲得出色的臨床效果?！比欢?，由于復雜的髖臼骨折類型和髖臼彎曲表面，對兩列髖臼骨折的手術治療已證明具有挑戰(zhàn)性。髖臼骨折的傳統手術僅限于少量的前路入路，并且在手術中需要對鋼板進行仿形，這增加了手術時間以及失血量。

研究人員認為3D打印技術是幫助外科醫(yī)生了解骨折碎片形狀并模擬骨折復位的潛在途徑，特別是在復雜的髖臼骨折中。作者補充說：“三維（3D）打印技術正在迅速發(fā)展，并且由于在設備和成本方面很容易獲得，因此在臨床應用中得到了廣泛使用?！?D打印可通過術前虛擬模擬，使用3D打印，1：1比例的骨盆模型進行鋼板預成型，從而有助于髖臼雙柱骨折的外科手術。在解釋此過程的好處和局限性時，研究人員指出：“先前的研究表明，將3D打印技術應用于髖臼骨折的手術治療可以顯著減少手術時間和失血量，但無法獲得明顯更好的骨折復位效果。”

研究人員認為，借助3D打印技術，整形外科醫(yī)生將能夠縮短手術時間，同時改善臨床效果，如減少術后骨折的質量，髖關節(jié)功能和并發(fā)癥發(fā)生率。實際上，以前3D打印已在各種類型的髖關節(jié)手術中獲得成功的應用。在2019年末，LOGEEKs Medical Systems（MS）透露，其3D打印植入物已與髖關節(jié)植骨結合用于髖關節(jié)的重建修復手術中。在此之前的一年，佛羅里達的外科醫(yī)生還使用ConforMIS（一家位于馬薩諸塞州的醫(yī)療技術公司）的3D打印植入物進行了髖關節(jié)置換手術。手術結果，顯示了3D打印的植入物

  手術結果，顯示了3D打印的植入物。圖片來自LOGEEKs。

3D打印更有效地治療髖部骨折

為了開展研究，研究小組在2013年9月至2017年9月之間對40例被診斷為雙柱髖臼骨折的患者進行了一項隨機前瞻性病例對照研究。20位患者被分配到3D打印組，其他20位患者被分配使用塊隨機化的常規(guī)方法組。用于骨折碎片的虛擬仿真和3D打印模型的方法涉及將每個患者骨盆的地形圖像保存為醫(yī)學數字成像和通信（DICOM）文件。然后將它們導入由Materialise開發(fā)的醫(yī)學3D圖像處理軟件MIMICS。使用重新定位功能在解剖學上減少了骨折碎片，然后將其作為STL文件導出，并導入Materialize Magics軟件中以進行固定和支撐生成。

 3D打印組中一種情況的圖像。圖片來自《中華醫(yī)學雜志》。

然后將最終的STL進行3D打印，并用于對手術板進行預輪廓處理，并使用3D打印的縮小型半骨盆模型測量螺釘的長度。在外科手術模擬之后，對預先輪廓化的解剖板和螺釘進行消毒，并用于髖臼外科手術。

通過評估結果，研究人員觀察到虛擬仿真和3D打印是比常規(guī)技術更有效的方法來治療髖臼雙柱骨折：“我們發(fā)現3D打印組的術后骨折復位質量和髖關節(jié)功能降低明顯優(yōu)于傳統方法組中的[...] 3D打印的縮小型半骨盆模型可能有助于解剖學上對鋼板進行輪廓修復，從而獲得良好的骨折復位質量和髖關節(jié)功能，并降低創(chuàng)傷性關節(jié)炎的風險[...]與傳統方法組相比，3D打印組的手術時間，儀器安裝時間和術中透視檢查時間顯著縮短，并且失血和輸血顯著減少?！?/span>

論文“使用術前虛擬模擬和三維打印技術對髖臼雙柱骨折進行手術治療”發(fā)表在《中華醫(yī)學雜志》上。

來源：中國3D打印網