快速成形技術(shù)在骨科中的臨床應(yīng)用

曹志強 吳懷寶

(湖北省紅安縣人民醫(yī)院 武漢 430000)

1 資料與方法

1.1 一般資料

本組隨機抽取了30例醫(yī)院的骨科患者,其中男女分別15例,年齡分別在17～60歲之間,平均年齡為35歲,其中跟骨地方骨折的占到18例,脛骨平臺地方的骨折占到7例,椎體骨折占到3例,肩胛骨占到3例,剩下的4例為髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良并股頭無菌性壞死。

1.2 研究的方法

本組研究的主要都是較為嚴重的而且不規(guī)則的骨損傷,具有相當(dāng)顯著的手術(shù)指征。受傷后距離手術(shù)的時間間隔為10d左右,這些病例中髖骨并股頭無菌性壞死的用于臨床研究。在具體進行的過程中,首先需要進行對病變的部分組織進行CT斷層的掃描,并且進行三維構(gòu)像的重建,根據(jù)在檢測中DICOM的數(shù)據(jù)格式,采用DICOM的瀏覽軟件Efilm得到CT影像的二維圖像,將骨骼的系列邊界曲線輸入三維CAD系統(tǒng)3D SMAX,根據(jù)CT掃描的層間距離進行拉伸、重疊和布爾運算等步驟即得到骨骼的三維重建-3D數(shù)字模型。將3D數(shù)字模型轉(zhuǎn)換成快速成形標準圖形格式STL,輸入ZSW—I—A型激光快速成形機,以一面涂覆有熱熔膠的紙作為原材料,以LOM法加工得到骨骼的紙基模型,然后通過激光快速成形機進行原型加工得到骨骼的紙基模型。

然后根據(jù)所得到的模型對病人的病情進行合理的估測,并且深入的了解病人的損傷機理,再由此進行手術(shù)的步驟預(yù)演和設(shè)計,具體包括手術(shù)的入路和復(fù)位,植入物的大小和形狀,以及內(nèi)固定物的植入和選擇等;本組中通過對這18例根骨骨折病例的研究,提出了斷橋式的損傷機理,同時采用架橋的方式植入跟骨鋼板的固定。

2 研究的結(jié)果

快速成形技術(shù)在骨科中的臨床應(yīng)用對病情的分析和推測具有非常顯著的感官效應(yīng),能夠充分的輔助手術(shù)的治療,與此同時對于新的治療方式的研究也起到非常有效的作用,通過手術(shù)前的預(yù)演,對于手術(shù)的成功率和效率都起到了非常好的效果,同時也降低了手術(shù)的風(fēng)險,而且后期的恢復(fù)效果也非常好。

3 討論

3.1 快速成形技術(shù)的理論基礎(chǔ)

分層制造,逐層疊加,是用計算機輔助設(shè)計生成的三維模型,通過處理轉(zhuǎn)換成特定的文件格式(如STL格式),再從其中切出有特定厚度的一系列片層即分層,將這些片層的信息依次傳到快速成形機中,通過光固、燒結(jié)、粘結(jié)等將材料逐漸添加進去,最終轉(zhuǎn)化成實體模型,可制造出任意形狀的物體。

3.2 快速成形技術(shù)的應(yīng)用前景

首先,對于那些復(fù)雜而且較深入的骨折,利用數(shù)字化的RPT技術(shù)進行術(shù)前的預(yù)演,例如對于手術(shù)的入路和復(fù)位、植入物的品種和方位選擇以及在骨折復(fù)位固定之后應(yīng)力的變化等等,從而使得手術(shù)的過程可以更加的快捷、高效,而且風(fēng)險性降低;其次,通過對特殊骨折的治療病例進行研究,可以在快速成形的基礎(chǔ)上根據(jù)原有的理論進行治療方式和效果的新研究。從而對原先的手術(shù)方式進行優(yōu)化,為將來能夠?qū)崿F(xiàn)微創(chuàng)手術(shù)提供可能,在本例中,通過對跟骨骨折進行有效的模型研究,得出了新的斷橋式機理以及架橋植骨的理念,而且取得了不錯的治療效果。再者,對于骨病及骨腫瘤所致功能障礙需進行假體置換的疾患,應(yīng)用快速成形技術(shù),術(shù)前能精確設(shè)計置換假體,達到個性化假體置換,在假體安放方面也能提供重要的參考數(shù)據(jù)。

目前快速成形技術(shù)也有待進一步提高,如快速成形技術(shù)大多通過醫(yī)學(xué)影像獲得三維信息,而目前醫(yī)學(xué)影像的精確度只能達到1mm左右,限制了快速成形的制造的精度。而且由于目前快速成形設(shè)備昂貴,加工周期較長,還難以直接制造人工假體。所以,當(dāng)下還沒有一種完美的加工技術(shù)能滿足對材料以及工件的尺寸和幾何形狀等的所有要求。

[1] 鄭衛(wèi)國,顏永年,周赫赫,等.快速成形技術(shù)在臨床外科手術(shù)中的潛在應(yīng)用[J].清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2002.

[2] 王臻,滕勇,李滌生.等,基于快速成型的個體化人工半膝關(guān)節(jié)的研究-計算機輔助設(shè)計與制造[J].中國修復(fù)重建外科雜志,2004.