我国研究人员使用对称性和3D打印医学模型修复骨骨折

时间：2020-06-21 09:52 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

     中国3D打印网6月21日讯，在一项新研究中，来自中国的一组研究人员比较了使用传统的3D打印计划模型并采用反映人的双侧对称性的方法对受影响的区域进行镜像的方法，对孤立的髋臼（骨盆凹面）骨折的临床疗效进行了比较。他们的假设是，尽管3D打印的模型在修复髋部骨折方面绝对可以提供帮助，但镜像髋骨模型以更准确地重建受损前的骨骼可能会更有效地进行最终修复。这在我国是一个重要的新闻，因为“髋臼骨折和相关死亡率”的数量在我国近年来持续上升。
       研究人员写道：“我们的发现与先前的报告1,5,7一致，并表明镜面模型技术倾向于改善髋臼骨折患者的临床疗效。”他们解释说，在大多数情况下，人体骨骼是“双向对称的；它是对称的。这就是所谓的镜像关系。”这种镜像关系是使用对侧髋臼镜模型作为患侧模板的理论基础。对侧髋臼的镜像成像模型替代了患侧髋臼的复位后状态，可以极大地简化骨折的组装和复位过程，提高复位的准确性，并为骨盆重建的预弯曲提供了一个极好的模板板和螺丝长度的确定。”
        在过去的几年中，我们已经看到3D打印在手术室和自定义断裂管理中变得越来越有用。为了成功完成髋臼骨折手术，股骨头和髋臼需要匹配，并且关节表面必须具有高度的完整性。 3D图像显然比CT数据要好，但仍可以在2D平面上读取。这就是3D打印模型可以提供帮助的原因。“使用3D模型，我们可以准确地测量关节表面的塌陷程度，确定骨折碎片的数量和形状，对每个碎片模型进行分割，分别打印和组装骨折碎片，模拟复位并确定他们植入物的位置，长度和数量。研究人员使用CT医学成像数据打印对侧髋臼的模型，然后使用新的3D打印镜面模型“作为手术预钻孔的基准，并确定骨盆重建板的位置和预弯曲特性以及其螺丝长度。”
       “我们对2011年6月至2017年12月从我们的医疗中心收集的前瞻性数据进行了回顾性审查，其中根据国际疾病分类确定了连续的3D打印技术或3D打印镜面模型技术在孤立的髋臼骨折后接受连续治疗的患者（第10版）。在原发性髋臼骨折手术后的第一天开始随访。”共有62名男性和84名女性参加了这项研究。使用传统3D打印治疗的患者属于T组，而使用3D打印镜像模型技术治疗的患者属于M组。“总共评估了146例单纯髋臼骨折的高龄患者（146髋）（T组，n¼72； M组，n¼74），平均随访期为29个月（范围：24- 34个月）。团队写道。 “主要终点是术后哈里斯髋关节评分（HHS）。次要终点是手术时间，术中失血量，透视检查时间，骨折复位质量以及最终随访时的术后并发症发生率。”

（a）初诊时的术前骨盆X线照片（前后视图）显示右髋臼骨折（均为两列）。（b和c）基于3D打印镜面模型技术的右髋臼骨折的术中透视图像。（d）术后骨盆X线照片（前后视图），以及（e）股骨的前部和（f）侧面图像，显示植入物的位置。
所有患者都需要纳入某些标准：
.单侧孤立性髋臼骨折
.新鲜髋臼骨折，从受伤到手术持续2周
.没有髋关节功能障碍或骨折前骨折
.能够理解说明并遵循康复计划

使用Materialize Mimics软件进行数据处理，研究人员直接为T组生成了患髋臼的3D图像，而在M组中，“受影响的髋臼的3D图像以及对侧髋臼的新3D图像”被生成。两者都产生了。使用Cura软件对STL文件进行切片，并在Stratasys Objet 3D打印机上进行3D打印。

     同一组整形外科医生对所有患者进行手术。“对于M组，我们选择了合适的重建板，将其预弯曲以适合骨骼表面，然后将其调整到合适的位置；然后，我们确定了骨盆重建板的规格和型号，固定螺钉的方向和长度以及髋臼关节的关系。”T组患者完成了相同的术中管理，除了在选择重建板之前，该团队在3D打印的模型中从骨头之间移除了支撑物，并“分离了每个碎片以直观，准确地了解骨折情况。“根据术前计划，我们尽快完成了复位，将弯曲前的骨盆重建板放置在排练期间确定的位置，确保该板和骨表面很好地贴合，并暂时固定该位置，然后将适当的螺钉插入3D模型上的预先设计的螺钉轨迹中，以提供骨折的绝对稳定性在多个平面上查看了C型臂图像，以证明解剖复位。”

（a和b）双侧髋臼的3D打印模型，可了解骨盆边缘和髋臼柱的正常3D解剖结构。（c＆d）通过在镜像模型上划刻来表示的断裂线的形状和方向。（e＆f）带有印版的3D打印模型。
     所有患者均遵循相同的术后和康复说明，例如，穿压缩袜至少21天，术后1天完成连续的被动运动，并在2-30天之间用助行器触地负重，并拐着拐杖。术后30-90天之间。根据临床和影像学检查结果，在90天后允许完全负重。

研究流程图。
     研究小组说：“在术后1、3、6、9和12个月以及以后每年对患者进行临床和影像学检查。 HHS，手术时间，术中失血量，透视检查时间和术后并发症的发生率在两组之间存在显着差异，M组的临床疗效更好。”

您可以在下表中看到主要端点和辅助端点的结果。

研究人员总结道：“总而言之，与传统的3D打印技术相比，治疗髋臼骨折的3D打印镜面模型技术具有更好的临床效果。这项研究的患者数量相对有限，这不是一项前瞻性研究；因此，需要对较大样本进行分析以获得更准确的结论。尽管如此，这项研究显示通过3D打印镜面模型技术准确治疗髋臼骨折，为髋臼骨折的外科治疗提供了新的方向。”

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