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3D打印助力骨科精準臨床應用(二)

來源:太原市奧藍電子科技有限公司 時間:2020-09-03 14:33:22 瀏覽量:
案例2:脛骨平臺粉碎性骨折經皮復位植骨內固定

脛骨平臺粉碎性骨折并塌陷通常需做較大切口直視下復位并用大塊鋼板固定,損傷較大,血運破壞較多,感染機會亦隨之增多。作者利用3D打印技術,一改常規切開復位鋼板內固定術式,針對設計了經皮3D打印導板,精準建立起對已塌陷脛骨外側平臺的球囊復位兼植骨通道,規劃并精準建立了全部螺釘的固定通道,僅用5個長僅半厘米左右的切口就又快又好地完成了取骨、復位、植骨和3枚螺釘內固定等操作,為患膝快速而完全康復打下了基礎(圖2)。
圖2 男,44歲,右脛骨平臺粉碎性骨折 (A) CT示右脛骨內、外側平臺骨折、外側平臺塌陷;(B) 設計具有脛骨平臺塌陷骨塊之球囊復位與植骨通道和3枚固定螺釘通道的經皮導板;(C) 術后復查膝關節正側位X線片示骨折復位,螺釘固定恰當;(D) 術后復查CT示骨折復位,關節面平整,螺釘固定恰當;(E) 術后2年彈跳自如。

案例3:關節內骨折畸形愈合循不規整原始骨折線截骨解剖復位

關節內骨折畸形愈合并發創傷性關節后,沿原始骨折面截骨重新復位固定是挽救關節功能的唯一途徑。但對脛骨遠端關節線呈“Z”形的已畸形愈合的7個月的陳舊骨折,卻存在著目前似乎無法逾越的障礙——脛骨遠端關節外骨折線消失,術中無法辨認;關節面骨折線不規整,術中又難以直視,更不允許將踝關節脫位以方便手術操作;即使在今天通過手術導航、機器人、混合現實技術根據CT建模所還原的骨折面情況,可以指引出骨折面,但仍不具備引導骨刀進行須改變方向截骨的操作功能。

而作者所設計應用的接力式3D打印導板,不僅能找到了肉眼無法辨識的已愈合的骨折線,且能在預設的3個截骨面引導下,精準實現循關節面“Z”形骨折線對畸形愈合骨塊所進行的原位截骨,從而實現了關節面骨折的解剖復位與鋼板內固定,保住了踝關節(圖3)。

圖3 女,53歲,踝關節骨折畸形愈合并創傷性關節 (A)傷后7月CT示骨折畸形愈合;(B)傷后7月踝關節間隙狹窄,骨質疏松嚴重;(C) 3D打印模型示踝關節骨折線在關節面呈“Z”形;(D) 根據骨折數字模型找出3個骨折面;(E) 根據骨折模型和所找出的3個骨折面設計可拉力使用的定位導板和截骨導板;(F) 以3D打印模型和導板演練手術;(G) 術后踝關節正側位X線片示鋼板所固定的骨折呈解剖復位狀態;(H)術后CT示踝關節形態已正常,關節面平整;(I) 術后4月關節活動功能接近正常。

案例4:多灶性股骨頭壞死精準尋的實現髓芯減壓

 

針對股骨頭壞死較早期時X線難以清晰發現和辨識病灶,即使借助手術導航和機器人以及混合現實等最新技術也無法在較早期精準進行病灶修復手術的難題,作者以CT與MRI融合技術建立了股骨頭壞死模型,找到了3個壞死灶,據此模型設計并3D打印了集成3個壞死灶的定位通道導板,實現了術中對全部壞死灶精準而又快速的尋的定位,為順利完成全部病灶的刮除減壓和打壓植骨手術創造了先決條件(圖4)。

圖4 女,47歲,左股骨頭壞死 (A)骨盆X線片示左股骨頭正常,無密度改變與變形;(B) 骨盆CT示左股骨頭密度增高,前上方出現囊性變;(C) 骨盆MRI示左股骨頭和粗隆部呈現提示骨髓水腫的高信號影左;(D) CT與MRI融合建立的模型示左股骨頭有3個壞死灶;(E) 據股骨近端虛擬模型設計的3通道壞死灶定位通道導板;(F) 術中參考3D打印模型與導板的配合情況;(G)術中透視觀察定位導針尖端指示的壞死灶定位情況;(H)在導針引導下用環鋸開路后以變向刮刀清除病灶;I以彎頭刮匙進一步刮除病灶。

案例5:頸椎結核單一入路病灶清除單節段植骨融合

單節段頸椎結核(如C5/6)原本只有一個椎間盤及其相鄰上、下椎體(C5、C6)鄰近椎間盤部位的骨質遭結核菌破壞,但目前的手術常規是:手術清除病灶后為使植入的骨塊或假體能與頸椎牢固地結合在一起,以重建脊柱的穩定性,防止頸椎失穩導致的癱瘓、食道瘺甚至死亡等嚴重并發癥的發生,不得不將本可以保存的、尚未破壞的上位頸椎(C5)椎體上緣和下位頸椎(C6)椎體下緣及與該二頸椎相鄰的上方和下方的健康椎間盤(C4/5、C6/7)一并切除,將植入的骨塊或假體支撐于病變頸椎上、下方的健康椎體(C4、C7)之間,將跨越骨塊或假體的頸前路鋼板搭接在此二健康頸椎上,并將螺釘固定于此二頸椎構成的基座上;即必須將4個頸椎構成的3個運動節段固定在一起,方可恢復頸椎的穩定性。

針對單節段頸椎結核卻要做三節段固定這一無奈而司空見慣的手術方式,作者采用3D打印技術,僅用48小時便設計打印出了頸椎(C5、6)前路椎弓根釘鉆孔導板和病灶截骨導板及個體化的雙側頸前路椎弓根螺釘固定的人工椎體,并經倫理審查后成功進行了單節段病灶清除和頸椎重建手術的臨床試驗,實現了頸椎結核單一前路超短節段固定(圖5)。有限元分析和2.5年的隨訪顯示,僅做單節段頸椎固定不僅能夠治愈結核,重建頸椎的穩定性,也有助于降低相鄰節段的應力集中及由此產生的相鄰節段退變現象(圖6)。

圖5 男,42歲,頸椎結核(C5、6)(A)頸椎CT示C5、C6椎體相鄰處骨質破壞、椎間隙消失;(B)頸椎MRI示C5、C6椎體和C5/6椎間盤破壞,膿腫形成,凸入椎管;(C)3D打印頸前路椎弓根螺釘固定的人工椎體治療頸椎結核術后半年隨訪的CT影像,提示結核病灶消除,實現骨性融合;(D-F)術后2.5年隨訪的頸椎正側位X線片和MRI示人工頸椎及其螺釘位置好,無結核信號,未加重相鄰節段退變。
 

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