3D打印个体化模板在骨科手术中的应用

朱春冀，雷大林，刘应旭，崔家平，李梅烽，胡建邦，吴晓涵

云南省昭通市第一人民医院，云南昭通 657000

近十年来随着交通的不断发展，人们的生活空间也变得越来越大，车辆的大量增加了车祸的发生率，大能量的损伤导致了许多复杂的骨折类型，带来了许多手术治疗方面的难题。传统手术方式虽然能够解决部分问题，但很难做到手术设计的精确化。现代计算机技术的发展将手术设计带入了数字化时代，为其提供了新的工作平台，能够非常直观、精确地将手术方案展示在手术医生面前。近年来，3D打印技术日渐兴起，数字化设计的手术方案可通过3D打印手术个体化模板，实现于手术前的模拟复位，固定，内固定术前预定型，手术过程中操作指导。

1 资料与方法

1.1 一般资料及术前的数据准备

25例复杂骨折患者，男21岁，女14岁；年龄6～67岁，平均22.7岁。骨盆骨折12例，股骨骨折5例，胫腓骨骨折4例，关节周围骨折3例，脊柱骨折1例。患者入院时进行手术评估，确定常规处理有难度，行螺旋CT扫描检查，将其DICOM数据输入计算机中采用Mimics软件进行处理，然后将数据交由院外专业3D打印公司采用选择性激光烧结技术（SLS）按1∶1比例打印骨折模型。

1.2 手术方法

1.2.1 模拟手术 术前根据骨折影像学资料及3D模型对骨折进行分型，然后制定手术入路。按照手术方案在3D模型上对骨折块进行复位操作，并选择合适长度的钢板、螺钉，将钢板塑形后放置于骨折复位后的模型上并固定，确定钢板放置的合适位置和螺钉数量、打入方向和长度并记录。

1.2.2 实际手术 按照术前制定手术方案进行，术后行X线对骨折复位情况进行评估。将术前设计手术方案和实际手术过程相比较，比较内容包括钢板长度、螺钉数量，同时记录了实际手术所需的时间。

图1 患者为儿童骨折使用3D打印定制个性钢板治疗

此例为儿童胫腓骨下段粉碎性骨折，有明确的手术指征，需切开复位内固定。常规无特定的儿童钢板，成人钢板过宽，针眼设计不符合儿童解剖。利用3D打印1:1个性模型，特制一块个性化钢板，术中使用钢板贴服较好，与术前规划一致，见图1。

图2 患者为骨盆粉碎性骨折3D打印个性模型术前预折钢板术前规划

骨盆粉碎性骨折利用3D打印个性化模型术前确定钢板放置的位置、钢板的长度以及术中所需螺钉的数量、长度、进钉方向，同时对钢板进行预弯塑形，见图2。

2 结果

所有病例骨折术前均利用3D打印技术制定了手术方案，并利用3D打印模型进行了手术步骤的模拟操作。骨折均按术前手术方案进行手术，手术入路、钢板长度、螺钉数量及长度均与术前方案一致。

3 讨论

传统骨科手术方式以临床经验为基础，参照普遍性解剖结构，在手术的方案制定上多以固定模式为主，忽视了个体差异的存在。每个个体骨折均存在差异，仅按传统手术方式治疗很难满足个人不同骨折情况的具体要求[1]。随着现代计算机技术及影像学技术的发展，骨折情况可以通过CT进行三维重建了解得更清楚，进而再行切割、移动、旋转等操作设计手术方案。但是其对医生的空间立体重建的思维能力有较高要求，并直接影响到手术方案的制定及术后的预后。借助3D打印模型，一方面能够很好地了解骨折的具体情况并对骨折进行分型，指导选择合适的手术方案，初步确定术中可能存在的难点；另一方面可以在模型上进行手术方案的模拟操作，结合骨折特点及软组织解剖结构选择手术入路、制定骨折的复位固定顺序、采用的内固定方式，并可以在术前确定钢板放置的位置、钢板的长度以及术中所需螺钉的数量、长度、进钉方向，同时对钢板进行预弯塑形[2]。从而在实际手术操作过程中可以做到有条不紊地进行骨折复位固定，术中还可以随时参考模型，减少术中透视频率，缩短了手术时间，减少了不必要的手术创伤，在一定程度上提高手术成功率和降低手术并发症发生率。合理设计的导板可以将手术前的设计准确地带人手术中。而且随着3D打印技术的逐步普及，导板的加工难度逐渐降低，3D打印手术导板技术已成为基层骨科医生的最佳选择。

[1]付军，等.数字化结合3D打印个体化导板的设计加工及其在骨肿瘤手术中的应用[J].中华创伤骨科杂志，2015，1，17（1）：50-54.

[2]周伟，力雷青，等.3D打印技术在髋臼骨折手术中的临床应用[J].医学临床研究，2014 ，6，31（6）：1097-1103.