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无锡三院:将3D打印技术融入于医疗领域

  ——3D打印技术也可以做手术? 这是真的!

  12岁的一个男性小朋友在跑步时突然感到一阵剧痛。家长见状赶忙将小朋友送至我院急诊,X线片显示为左侧髂前上棘的撕脱骨折,由于骨块较小,用传统的方法处理难度很高。我院骨关节科副主任医师张斌认为现在采用传统的手术方式耗费时间长,创伤大,于是决定采用国内最先进的3D打印技术,还原小朋友的骨折情况,并且在电脑和打印出的模型上完整地模拟了手术过程,将术中需要使用的螺钉准备好,进行精准的微创手术。由于术前做好了充分的术前准备,该技术极大地缩短了手术时间,减少了手术的创伤。小朋友术后恢复得很快,感觉很好才一周就迫不及待地出院了。

  3D打印技术下模拟手术可为临床实际手术个性化设计提供重要依据,能明显缩短手术时间,有效提高手术效率,促进骨折良好愈合,减少了这个小朋友术后并发症发生的概率。

  张斌副主任医师最近还新当选为全国足踝学组的青年委员。

  随着科学技术的发展,3D打印技术已进入多个行业,其在医疗领域的应用也受到广泛的关注。尤其用于对骨科手术的指导有着独特的优越性。我科通过对复杂骨折的3D打印来更好地完善手术计划,缩短手术时间及减少内固定的使用来减少患者的费用。

  骨折手术的内固定效果很大程度上决定于钢板的外形匹配程度,钢板与骨面良好的匹配无疑能够获得更好的固定效果及生物力学性能。由于个体化差异,每一例骨折情况都不相同,而且不同厂家接骨板规格、型号都不尽相同,常常导致钢板与骨面不匹配或者钉道分布 不理想。因此,术中常常面临没有合适的钢板可供选择的窘境,勉强植入效果不理想。因此,详尽合适的术前手术方案设计显得尤为重要,但传统手术方式术前设计主要关注手术入路、术式选择、骨折以及骨缺损等情况,往往忽视内固定植入所需的接骨板和螺钉的规格、植入位置、螺钉植入方向等重要因素。传统的骨折手术,医生通常采用二维图像资料如X线、CT、MRI进行手术方案的术前设计,然后根据医生在大脑中形成的三维印象进行手术,经验与手术熟练程度决定了手术的成败。数字化技术可以精确设计手术方案,使手术更加精确,提升手术质量和可靠性。但是虚拟的手术方案设计如何指导现实手术实施,如何缩小虚拟与现实之间的差距是数字化技术应用的重要问题。3D打印技术的发展,可以将任何形状的虚拟模型打印成实体模型,而且其成本的降低、 打印精度与速度的提高以及打印模型力学强度的增加,都为解决上述难题提供了难得的契机。

  1、什么是3D打印技术?

  3D打印技术,是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方法来构造物体的技术。其能够根据不同患者的需要快速而精确地制备适合于不同患者的个性化医用材料,并能同时对材料的微观结构进行精确控制。

  2、术前准备

  术前通过CT扫描患者骨折的部位,将获取的数据导入到相关软件,在电脑上对数据进行分析,使用3D打印机根据CT扫描的数据在电脑上模拟手术过程及将患者骨折部位打印出来。值得强调的是电脑中精准设计是该手术取得成功的重要保证,因此也是术前准备最为关键的一环。这一步就好比裁缝利用手中的尺子为顾客进行“量体”的过程。

  3、术中操作

  术中操作简化了以前复杂的手术步骤,医生只需将术前模拟好的钢板预弯好,并根据术前模拟的打钉顺序,复位完骨折块后固定骨折。手术操作简单,准确性高于传统方法,避免了人为因素的干扰。这一步就好比裁缝为顾客进行“裁衣”的过程。

  4、与传统手术操作相比的优点

  首先,术前已经将手术过程模拟完成,根据打印的假体术前准备好预弯好的钢板及计划好打钉的位置及数目,相比于手术医生的经验判断,其精准度大大提高,是为不同患者量身定做的最佳个性化治疗方案。

  其次,3D打印技术可以使术者做到手术时胸有成竹,手术步骤减少,极大地缩短了手术时间,使手术变得更为安全。

  正是由于这些无法比拟的优点,3D打印技术用于患者复杂骨折手术将为患者带来实实在在的好处,有着广阔的应用前景。

  (无锡市第三人民医院)