快速成形技术在骨科中的临床应用

曹志强 吴怀宝

(湖北省红安县人民医院 武汉 430000)

1 资料与方法

1.1 一般资料

本组随机抽取了30例医院的骨科患者,其中男女分别15例,年龄分别在17～60岁之间,平均年龄为35岁,其中跟骨地方骨折的占到18例,胫骨平台地方的骨折占到7例,椎体骨折占到3例,肩胛骨占到3例,剩下的4例为髋关节发育不良并股头无菌性坏死。

1.2 研究的方法

本组研究的主要都是较为严重的而且不规则的骨损伤,具有相当显著的手术指征。受伤后距离手术的时间间隔为10d左右,这些病例中髋骨并股头无菌性坏死的用于临床研究。在具体进行的过程中,首先需要进行对病变的部分组织进行CT断层的扫描,并且进行三维构像的重建,根据在检测中DICOM的数据格式,采用DICOM的浏览软件Efilm得到CT影像的二维图像,将骨骼的系列边界曲线输入三维CAD系统3D SMAX,根据CT扫描的层间距离进行拉伸、重叠和布尔运算等步骤即得到骨骼的三维重建-3D数字模型。将3D数字模型转换成快速成形标准图形格式STL,输入ZSW—I—A型激光快速成形机,以一面涂覆有热熔胶的纸作为原材料,以LOM法加工得到骨骼的纸基模型,然后通过激光快速成形机进行原型加工得到骨骼的纸基模型。

然后根据所得到的模型对病人的病情进行合理的估测,并且深入的了解病人的损伤机理,再由此进行手术的步骤预演和设计,具体包括手术的入路和复位,植入物的大小和形状,以及内固定物的植入和选择等;本组中通过对这18例根骨骨折病例的研究,提出了断桥式的损伤机理,同时采用架桥的方式植入跟骨钢板的固定。

2 研究的结果

快速成形技术在骨科中的临床应用对病情的分析和推测具有非常显著的感官效应,能够充分的辅助手术的治疗,与此同时对于新的治疗方式的研究也起到非常有效的作用,通过手术前的预演,对于手术的成功率和效率都起到了非常好的效果,同时也降低了手术的风险,而且后期的恢复效果也非常好。

3 讨论

3.1 快速成形技术的理论基础

分层制造,逐层叠加,是用计算机辅助设计生成的三维模型,通过处理转换成特定的文件格式(如STL格式),再从其中切出有特定厚度的一系列片层即分层,将这些片层的信息依次传到快速成形机中,通过光固、烧结、粘结等将材料逐渐添加进去,最终转化成实体模型,可制造出任意形状的物体。

3.2 快速成形技术的应用前景

首先,对于那些复杂而且较深入的骨折,利用数字化的RPT技术进行术前的预演,例如对于手术的入路和复位、植入物的品种和方位选择以及在骨折复位固定之后应力的变化等等,从而使得手术的过程可以更加的快捷、高效,而且风险性降低;其次,通过对特殊骨折的治疗病例进行研究,可以在快速成形的基础上根据原有的理论进行治疗方式和效果的新研究。从而对原先的手术方式进行优化,为将来能够实现微创手术提供可能,在本例中,通过对跟骨骨折进行有效的模型研究,得出了新的断桥式机理以及架桥植骨的理念,而且取得了不错的治疗效果。再者,对于骨病及骨肿瘤所致功能障碍需进行假体置换的疾患,应用快速成形技术,术前能精确设计置换假体,达到个性化假体置换,在假体安放方面也能提供重要的参考数据。

目前快速成形技术也有待进一步提高,如快速成形技术大多通过医学影像获得三维信息,而目前医学影像的精确度只能达到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设备昂贵,加工周期较长,还难以直接制造人工假体。所以,当下还没有一种完美的加工技术能满足对材料以及工件的尺寸和几何形状等的所有要求。

[1] 郑卫国,颜永年,周赫赫,等.快速成形技术在临床外科手术中的潜在应用[J].清华大学学报(自然科学版),2002.

[2] 王臻,滕勇,李涤生.等,基于快速成型的个体化人工半膝关节的研究-计算机辅助设计与制造[J].中国修复重建外科杂志,2004.