3D打印技術(shù)在骨盆骨折術(shù)前評估和個體化鋼板定制中的應(yīng)用(2)
3D打印技術(shù)個性化鋼板的制備
精準醫(yī)療是21世紀醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要方向之一。雖然標準化的骨科內(nèi)置入物可以滿足大部分患者的治療需求，但就骨盆骨折而言，由于其解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、前后環(huán)的骨性結(jié)構(gòu)不規(guī)則，且個體差異大，為提高手術(shù)治療效果，術(shù)中鋼板與骨性結(jié)構(gòu)需做到盡量貼服。而術(shù)前預(yù)塑形的重建鋼板，鋼板的強度，特別是在釘孔周圍的強度必然下降，增加鋼板疲勞斷裂的可能；螺釘孔的變形，可影響螺釘?shù)闹萌耄貏e是螺釘?shù)逆i定，從而降低內(nèi)固定的穩(wěn)定性。3D打印技術(shù)則可以“量身定制”個性化鋼板，其鋼板長度、螺釘孔及螺釘方向術(shù)前均已設(shè)計好，因此鋼板固定后與骨面更加貼服、穩(wěn)定，有利于患者的康復(fù)。由于是解剖學(xué)設(shè)計，有利于鋼板的微創(chuàng)插入，術(shù)中無須折彎，故不會影響其剛度、抗疲勞強度。目前，國內(nèi)外已廣泛開展了3D打印個體化內(nèi)置入物的臨床應(yīng)用研究。
Dai等和戴魁戎等采用3D打印技術(shù)，定制個性化的半骨盆用于治療骨盆腫瘤患者，取得了良好的臨床療效。Xu等利用3D打印技術(shù)人工定制樞椎，成功治療1例12歲的尤文肉瘤患兒，并重建病變椎體切除后的穩(wěn)定性。上述研究均聚焦于關(guān)節(jié)、脊柱等骨腫瘤治療的個性化假體定制研究，但有關(guān)創(chuàng)傷骨折中個體化定制鋼板的研究報道非常少。
筆者已開展了“3D打印結(jié)合個體定制鋼板內(nèi)固定技術(shù)在骨盆骨折治療中的應(yīng)用”的研究，術(shù)前通過計算機模擬骨盆骨折的復(fù)位，通過健側(cè)骨盆翻轉(zhuǎn)或骨折虛擬復(fù)位的方法，按照解剖復(fù)位的治療要求虛擬定制骨盆前后環(huán)的鋼板，再采用常規(guī)鋼板的制作方法，一是線切割下料鋼板外形，使用模具沖壓成形，經(jīng)過數(shù)控機床加工螺紋孔，鉗工去毛刺，然后處理鋼板表面光潔度，完成個性化定制鋼板的制作；二是采用五軸加工中心直接雕刻出定制的鋼板，再利用3D實體模型對定制鋼板進行驗證，可縮短手術(shù)時間，減少術(shù)中出血量及透視次數(shù)，降低了術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。
關(guān)于骨盆個性化定制鋼板，目前處于起步階段，有些問題還需進一步研究和驗證。一是如何確定定制鋼板的外形?筆者采用了鏡像翻轉(zhuǎn)的方法，利用健側(cè)骨盆環(huán)模擬解剖復(fù)位的前環(huán)骨折端，但實際手術(shù)中并不一定能夠達到骨折端的解剖復(fù)位，特別是當骨折嚴重粉碎時；同時，當雙側(cè)骨盆前環(huán)均有損傷時，亦無法采用鏡像翻轉(zhuǎn)。筆者也嘗試通過虛擬復(fù)位骨折端指導(dǎo)定制鋼板，對于簡單的前環(huán)骨折，虛擬復(fù)位操作簡單，當骨折粉碎時，虛擬解剖復(fù)位則相當困難，同樣也不利于鋼板的定制。因此，還需要更多的研究來比較兩種確定定制骨盆鋼板方法的優(yōu)劣，制訂更為合理的方法增加定制鋼板與骨性結(jié)構(gòu)的匹配性。二是定制鋼板的制造。目前采用的定制鋼板制作方法大約需要3d，周期較長，為了盡快使用，常規(guī)不進行力學(xué)強度的測試，而是將定制鋼板較普通鋼板加寬、加厚來提高其力學(xué)性能，但加厚的鋼板可能會引起患者骨盆區(qū)域的突出不適，特別是瘦弱的患者。3D金屬打印是個性化定制鋼板的新方向，目前已廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域，但打印金屬鋼板的力學(xué)強度還需進一步的研究驗證。
總之，3D打印技術(shù)應(yīng)用于骨盆骨折的研究大多集中于術(shù)前評估階段，并取得了一定的研究成果。為了更加精準地治療骨盆骨折，3D打印技術(shù)結(jié)合個性化鋼板的制備則是創(chuàng)傷骨科未來發(fā)展的趨勢。個性化定制的鋼板作為一種新型產(chǎn)品，一方面需要政府部門制定相應(yīng)的政策法規(guī)以授權(quán)其合法使用，另一方面則需嚴格的技術(shù)標準和產(chǎn)品質(zhì)量控制，需要更多的創(chuàng)傷骨科專家與影像科及相關(guān)器械生產(chǎn)廠商的通力合作，開展從鋼板外形設(shè)計到個性化鋼板的制備工作，并致力于臨床推廣應(yīng)用。
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