骨科虚拟仿真系统结合3D打印在髋臼骨折手术中的应用研究

李可歆

骨科虚拟仿真系统结合3D打印在髋臼骨折手术中的应用研究

李可歆

目的 针对骨科虚拟仿真系统结合3D打印在髋臼骨折手术中的应用研究进行分析。方法选择于我院住院的髋臼骨折患者75例，其中男性41例，女性34例，随机对患者进行分组，其中40例患者选择虚拟仿真系统结合3D打印辅助手术（实验组），35例患者选择传统常规手术方式（对照组），对比两组的疗效。结果两组在使用螺钉长度上对比，差异无统计学意义，P＞0．05。观察组VAS评分、Harris评分、术中出血量、术后引流量均优于对照组，P＜0．05，差异有统计学意义。结论 对髋臼骨折患者采用骨科虚拟仿真系统结合3D打印治疗，可有效提升临床对该部分患者诊治效率，有助于其恢复。

3D打印；髋臼骨折；医学虚拟仿真

髋关节是人体几大关节之一，其中髋臼骨折手术因为解剖关系复杂，是外科医师手术的难题之一[1-3]。本研究旨在探索骨科虚拟仿真系统结合3D打印技术在髋臼骨折手术的临床意义。

1 资料和方法

1.1 临床资料

选择于我院2015年12月—2017年3月住院的髋臼骨折患者75例，其中男性41例，女性34例。随机进行分组，其中40例患者选择虚拟仿真系统结合3D打印辅助手术（实验组），35例患者选择传统常规手术方式（对照组），两组一般资料对比，P＞0.05，差异无统计学意义。。

1.2 手术

1.2.1 术前准备 全面了方法解患者既往病史，常规检查患者心、肺等器官功能状态，评估患者手术风险及耐受情况。记录、评估全部患者髋关节VAS及Harris评分。全部患者包括手术参与人员在内的条件一致。

1.2.2 对照组 术前结合患者临床病史以及影像资料评估患者骨折情况并制定手术方案。采用Kocher-Langenbeck入路，切口长度视具体骨折情况决定，逐层分离组织，暴露骨折端，术者按照经验进行内固定手术。

1.2.3 实验组 数据处理和三维重建：患者均采取骨盆部位X线与64排螺旋CT检查，将获取的数据导入医学三维软件中，对数据进行处理，根据需要，使用Multiple Slice Edit编辑出所需要的像素集合。执行Alculate 3D，将所需要的Mask转换为三维模型。观察骨折块的情况，再次使用Multiple Slice Edit，将各骨块像素集合分离出来，建立各骨块三维模型，并对各骨块进行不同颜色标记。获得骨盆部位的立体模型。

1.2.4 手术情况及术后随访 记录患者的手术时间、术中出血量以及术后引流量。统计患者术后2周、1个月以及2个月的恢复情况。术后随访的内容主要有患者一般状态、术后神经及肌肉、血管、关节等的恢复情况。采用VAS和Harris评分评估患者术后的恢复情况。

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 虚拟手术设计与3D手术模拟的比较

对40例实验组患者进行三维重建后，行虚拟手术设计以及3D模拟手术，模拟手术中钢板总植入数47块，全部的钢板位置及方向与虚拟手术设计一致性极好；螺钉总植入数326枚，其中方向与虚拟手术设计一致者达322枚，未出现螺钉进入关节腔情况；对比虚拟手术设计与3D手术模拟的螺钉长度，结果两种方式的螺钉长度差异不存在统计学意义（t=1.471，P=0.318）。

2.2 虚拟仿真系统结合3D打印辅助手术与3D手术模拟的比较

40例患者共植入钢板46块，螺钉331颗，术后与虚拟手术设计钢板、螺钉位置及数量高度一致，对比两种手术方式的螺钉长度，结果两种方式的螺钉长度差异不存在统计学意义（t=1.574，P=0.321）。

2.3 患者手术情况比较

虚拟仿真系统结合3D打印辅助手术时间（69.65±25.41）min，术中出血量（106.36±34.78）ml，术后引流量（39.65±5.47）ml。传统手术时间（129.65±58.74）min，术中出血量（198.79±87.63）ml，术后引流量（56.67±16.65）ml。比较虚拟仿真系统结合3D打印辅助手术与传统手术相比，手术时间缩短，差异有统计学意义（t=10.697，P=0.000）；术中出血量减少，差异有统计学意义（t=8.987，P=0.000）以及术后引流量少，差异有统计学意义（t=13.698，P=0.000），两组的差异有统计学意义，P＜0.05。

2.4 患者术后恢复情况比较

比较术后2周和1个月的髋关节VAS及Harris评分，结果实验组患者在术后2周，术后1个月VAS及Harris评分优于对照组，两组间差异存在统计学意义；而术后2个月的VAS及Harris评分评分差异间不存在统计学意义。实验组2周后髋关节VAS疼痛评分（2.65±0.65）分，低于对照组2周后髋关节VAS疼痛评分（4.59±2.74）分，差异有统计学意义（t=4.344，P=0.000）；实验组2周后Harris评分（86.65±26.57）分，高于对照组2周后Harris评分（69.85±17.48）分，差异有统计学意义（t=3.185，P=0.002）。实验组1个月后VAS疼痛评分（1.26±0.59分），低于对照组1个月后VAS疼痛评分（3.96±1.78）分，差异有统计学意义（t=9.050，P=0.000），实验组1个月后Harris评分（96.92±28.75）分，高于对照组1个月后Harris评分（82.69±21.47分），差异有统计学意义（t=2.400，P=0.020）。实验组2个月后的VAS疼痛评分（1.03±0.65）分和对照组2个月后VAS疼痛评分（1.01±0.63）分，差异无统计学意义（t=0.135，P=0.893）。观察组2个月后Harris评分（96.32±26.54）分和对照组2个月后Harris评分（95.89±26.17）分，差异无统计学意义（t=0.071，P=0.944）。

3 讨论

髋臼及周围组织的解剖复杂，造成手术视野受限、髋臼骨折手术风险大等。外科手术医师的临床技能参差不齐，由于髋臼手术复杂，很多年轻医师缺乏实践的机会，进步慢[4-8]。

目前医学发展强调精准性和微创性，虚拟仿真系统和3D打印技术的载体均为计算机，其中虚拟仿真系统应用计算机生成一种形象的三维、立体模拟环境，而3D打印技术以三维模型为基础，选择功能，定位生物分子，最终制造出各种生物医学产品，以便进一步研究。

本研究联合骨科虚拟仿真系统与3D打印技术，对比研究髋臼骨折患者，通过计算机系统进行三维重建，模拟手术操作并根据每个患者的真实情况制定出符合自身情况的手术方案，再由3D打印技术制造模型，进行模拟验证，最终付诸于临床实践，不仅符合精准性、安全性的要求，和传统手术对比，骨科虚拟仿真系统结合3D打印技术辅助手术真正的做到了高效、安全、准确度高等，具有良好的临床疗效与应用价值[9]。

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Application of Virtual Simulation System of Department of Orthopedics Combined With 3D Printing in Acetabular Fracture Surgery

LI Kexin Department of Spine Trauma, Jilin Municipal Orthopedics and Traumatology Hospital, Jilin Jilin 132000, China

ObjectiveAccording to the virtual simulation system of Department of orthopedics, the application of 3D printing in acetabular fracture surgery was analyzed.Methods 75 cases of acetabular fractures in our hospital were selected, including 41 males and 34 females, and randomly divided into groups, among them, 40 patients selected virtual simulation system combined with 3D print assisted surgery (experimental group), 35 patients were treated with conventional surgery (control group), curative effects of the two groups were compared.ResultsThe difference between the two groups in the length of screws was not statistically significant,P＞0.05. The observation group VAS score, Harris score, intraoperative blood loss, postoperative flow volume were better than the control group,P＜0.05, the difference was statistically significant.ConclusionThe patients with acetabular fracture were treated with virtual simulation system of Department of orthopedics and 3D print therapy, it can effectively improve the effciency of clinical diagnosis and treatment of this part of patients, and help to recover.

3D printing; acetabular fracture; medical virtual simulation

R683

A

1674-9308（2017）16-0090-02

10．3969/j．issn．1674-9308．2017．16．047

吉林市骨伤医院脊柱创伤科，吉林 吉林 132000