3d打印技术在复杂骨端骨折治疗中的应用研究

1、3D 打印技术在复杂骨端骨折治疗中的应用研究 孔祥安 安徽省合肥市第二人民医院脊柱骨科 摘 要： 目的:探讨 3D 打印技术在复杂骨端骨折治疗中的应用。方法:选取我院骨科诊治的复杂骨端骨折患者 76 例随机分为两组, 对照组 38 例, 予以钢板螺钉固定, 试验组 38 例予以 3D 打印技术联合钢板螺钉固定治疗。对比两组的临床疗效、骨痂评分、手术时间、术中出血量、骨折愈合时间、关节功能恢复情况、疼痛评分、手术并发症以及不良反应发生情况, 其数据结果应用统计学软件 SPSS17.0加以处理。结果:治疗后, 两组患者 PRI 感应分、情绪分、总分、VAS 评分以及PPI 评分降低;试验组治疗有效率 92.11%, 对照组治疗有效率 68.42%, 试验组治疗有效率高于对照组, 差异具有统计学意义 (P0.05) 。结论:3D 打印技术在复杂骨端骨折治疗的疗效显著, 安全性好, 适宜临床应用推广。关键词： 3D 打印技术; 复杂骨端骨折; 关节面损伤; 基金：合肥市临床重点扶持专科院级科研项目, (编号:2015002124) Study on the Application of 3D

2、Printing Technology in the Treatment of Complex Bone FractureKONG Xiangan The Second Peoples Hospital of Hefei, Anhui; Abstract： Objective: To investigate the application of 3 D printing technology in the treatment of complex bone fracture. Methods: 76 cases of complex fractures of the distal end of our hospital were selected and randomly divided into two groups. In the control group, 38 cases were treated with plate screw.38 cases in the experimental group were treated with 3 D printing technol

3、ogy combined with plate screw fixation. The clinical efficacy of two groups of bone callus score, operative time, intraoperative bleeding volume, fracture healing time, the recovery of knee function, pain score, postoperative complications and the incidence of adverse reactions were compared, the results using statistical software SPSS 17.0 to deal with. Results: After treatment, the two groups of patients with PRI induction, emotional score, total score, VAS score and PPI score decreased; The e

4、ffective rate of the treatment group was 92.11%, and the effective rate of the control group was68.42%. The effective rate of the treatment group was higher than that of the control group ( P 0.05) . Conclusion: 3 D printing technology in the treatment of complex fracture of the bone has a significant effect, good safety, suitable for clinical application.Keyword： 3D printing technology; Complex bone fracture; Articular surface injury; 骨端骨折属于关节内骨折, 其发生率占骨折总发生率的 10%左右, 能够导致关节面压缩、塌陷以及骨折移位1。依据骨折的程度

5、可分为完全性骨折以及不完全性骨折, 单纯性骨折指骨折未合并周围组织受损, 相对于复杂骨折, 复杂性骨折常伴有神经、血管、肌腱以及关节受损, 且其关节面损伤的形式、程度及范围等较为严重2, 与骨折部位具有相关性。本病常主张进行积极手术, 手术复位能够知晓解剖复位, 恢复力线, 从而预防并发症的发生。最终目标即为获得无痛、稳定性以及功能良好的周围关节。复杂骨端骨折目前以切开复位植骨内固定为主, 随着手术理念的不断发展, 手术方式从传统的内固定术, 至近年来有限切开、微创技术、间接复位及外固定器应用等治疗方式发展3。因此为了到达更好的手术目的并符合现代骨科发展理念, 进行良好的设计对手术效果尤为关键。3D 打印技术 (Three-dimension Prin, 3DP) 4是快速原型技术或增材制造技术 (Additive Manufacturing, AM) 5的一种, 通过计算机控制根据物品的 CAD 模型或 CT 等相关数据, 不借助其余设备, 采用材料精准堆积, 制造原型的数字化成型技术。术者通过骨折模型能够直观的了解骨折的类型、移位方向以及程度等相关信息, 通过骨折模型进行模拟手术,

6、 以选择更为适合的钢板、螺钉行预处理, 以降低手术损伤, 降低术中出血量以及缩短手术操作时间6。但临床针对此方面的相关文献较少, 因此本文就 3D 打印技术在复杂骨端骨折治疗中的应用进行观察研究, 现报道如下:1 资料与方法1.1 临床资料:收集 2015 年 5 月至 2017 年 5 月在我院骨科收治的 76 例复杂骨端骨折患者, 男性 41 例, 女性 35 例, 年龄 1890 岁, 平均 (41.394.20) 岁, 受伤原因:交通事故 33 例, 重物砸伤 12 例, 高处坠落 8 例, 摔伤 23 例, 闭合性骨折 54 例, 开放性骨折 21 例;新鲜骨折 50 例, 陈旧骨折 26 例, ;按就诊先后顺序, 根据简单随机分组方法将患者随机分为试验组和对照组, 各 38 例, 试验组男性 21 例, 女性 17 例, 患者年龄 1887 岁, 平均 (40.744.38) 岁, 受伤原因:交通事故16 例, 重物砸伤 6 例, 高处坠落 4 例, 摔伤 12 例;闭合性骨折 26 例, 开放性骨折 12 例;新鲜骨折 23 例, 陈旧骨折 15 例。对照组男性 20 例

7、, 女性 18 例, 患者年龄 2090 岁, 平均 (42.124.43) 岁, 受伤原因:交通事故 17 例, 重物砸伤 6 例, 高处坠落 4 例, 摔伤 11 例;闭合性骨折 28 例, 开放性骨折 9 例;新鲜骨折 27 例, 陈旧骨折 11 例。两组平均年龄、性别比例、受伤原因以及骨折类型等经统计学处理, 差异无统计学意义 (P0.05) 。1.2 纳入标准:诊断均符合实用骨科学7中复杂骨端骨折的诊断标准, 不存在关节畸形, 非病理性骨折;年龄18 岁, 均为自愿参与实验并能够配合进行试验, 经伦理委员会批准, 患者或其家属签署知情同意书。1.3 排除标准:同一肢体存在多段骨折;伴有神经、血管受损;存在精神障碍无法配合进行手术治疗的患者;存在肿瘤等器质性疾病、内科疾病、严重感染以及严重的心、肝、肾合并症等不耐受手术治疗患者;伴有骨髓炎等严重传染性疾病所致的骨折不愈合;存在出血情绪或血液系统疾病者。1.4 治疗方法1.4.1 术前准备8:对照组行骨折端正侧位 X 线片和 CT 扫描, 根据骨折类型确定治疗方法;试验组对受损关节进行双源 64 排薄层 CT 扫描三维重建, 将薄

8、层 CT 扫描数据应用DICOM 格式保存, 并采用北京法默瑞思科技有限公司提供的 Minmics 软件处理系统通过其中区域分割、区域增长以及三维建模等功能, 进行三维模型构建, 再通过 Make Ware 软件将模型转换为 3D 打印机能应用的股票三维模型 STL 格式文件代码, 再通过 SD 数据卡传递至西安非凡士机器人科技有限公司 T 提供的Maker Bot Replicator 23D 打印机, 打印材料应用上海芃硕生物科技有限公司提供的环保生物降解塑料材料聚乳酸细丝, 3D 打印机的一般参数为:层厚 0.1mm, 壁厚 1mm, 允许回滚, 底部或顶部厚度 1mm, 填充率 10%, 打印速度 40mm/s, 打印温度 220, 材料线直径 1.75mm, 打印时间 2436h。采用喷头喷出累积成型, 最终制成实体 1:1 大小的骨端骨折模型。根据这一骨折模型, 从而了解股骨远端骨折的移位方向、骨块位置和相关关系、关节面的完整性以及是否存在塌陷以及骨缺损, 在 3D 假体上行骨折复位术, 可以选择合适的钢板, 由于没有术野限制以及软组织的遮挡, 能够任意调整骨折块, 可以应

9、用适宜螺钉长度及螺钉置入方向, 从而获得较为满意的复位结果。实际手术中常出现骨折与软组织相连而移动范围有限或不确定骨块复位位置, 在 3D 模型上标记关键解剖点, 方便手术中辨认, 以减少手术时间。根据打印出的实体模型进行模拟手术, 在模型上根据手术不走模拟复位情况, 应用克氏针使骨折块逐一固定, 复位满意后, 选择适宜的钛版预弯并黏附与骨折模型上, 调节至适宜的位置, 螺钉的置入方向、位置需要对骨折块具有适宜的固定作用, 选择合适的钛版规格、型号以及放置位置。患者及其家属能够了解损伤情况, 便于与患者沟通。1.4.2 术中操作9:对照组予以全麻或持续硬膜外麻醉, 患者取仰卧位, 患肢应用止血带, 压力50kpa, 术前常规碘伏消毒铺巾, 驱血带驱血后止血带充气加压, 对照组患者均予损伤关机内外侧双切口手术入路, 逐层切开, 两切口间皮瓣宽度7cm, 先选择骨科相对较、容易复位一侧作为切口, 对内侧平台采用内侧切口复位, 先用直径 2.0 克氏针进行临时固定, 再选择合适大小长度的螺钉钢板固定, 螺钉方向一般自后向前;对于外侧平台骨折予以内侧切口复位, 切开皮肤、皮下组织, 然后根据术前 CT 结果选择适宜的克氏针插入, 并进行暂时固定, 可观察骨质缺损, 先将外侧平面骨快向外侧翻开, 自下而上顶起倒塌的关节面, 下方空腔采用同种异体骨填塞植骨。试验组患者根据数字化设计的手术方案, 将导航模块以及术野中的骨面紧密卡位, 手术按压模块固定, 另外一只手采用克氏针经过导航模块通道缓慢钻入至骨质, 电钻钻入预计长度后一次移除导航模块, 剪短克氏针, 选择相应接骨板孔套入克氏针, 准确置入。另外一块接骨板体外对比, 采用模拟微创经皮接骨板内固定技术 (MIPPO) 、丝维扩孔, 沿钉道方向拧入已经测量好的长度以及直径螺钉。1.4.3 术后处理:术后切口采用弹力绷带加压保包扎, 常规应用抗生素预防感染, 术后 12 日拔除引流管, 术后麻醉消失后即进行康复功能训练, 根据骨折部位进行对应关节功能训练, 术后 2 周左右拆线。定期进行 CT 扫描检查, 术后 2.5 个月可行部分负重行走锻炼, 无显著的疼痛则进行复查观察骨折内固定在位, 无明显位移, 就继续增加负重

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