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3D打印助力骨科精準臨床應用(三)

來源:太原市奧藍電子科技有限公司 時間:2020-09-10 08:45:47 瀏覽量:
案例6:股骨近端重度骨質疏松全髖關節置換

針對因劇烈疼痛、活動嚴重障礙需行人工髖關節置換的強直性脊柱炎合并股骨近端重度骨質疏松的青年患者,因存在生物固定型股骨柄難免發生下沉與旋轉不穩,無法獲得即時穩定而失效;水泥固定型假體又難免發生中遠期水泥與骨髓腔界面松動而失效這一目前無解的難題,作者設計并3D打印出了外形結構吻合、表面多孔,既能實現即時穩定,又利骨質長入并符合生物力學原理,可獲永久生物性固定的個體化的無柄髖關節及系列截骨、鉆孔、安裝手術導板,成功為該患者進行了人工髖關節置換手術,經過兩年隨訪,患者疼痛緩解、活動功能明顯改善,假體無松動(圖7)。
圖7 男,27歲,強直性脊柱炎合并股骨近端重度骨質疏松(A-B)術前X線正側位片顯示左股骨近端嚴重骨質疏松,骨質菲薄、髓腔寬大,髖關節間歇狹窄;(C-D)3D打印個體化無柄關節置換術后2年的X線正側位片檢查顯示假體固定在位,無松動跡象,股骨近端骨密度影相對術前增強。
案例5和案例6也充分說明,3D打印是定制化假體制造應用最好最快最廉價的技術。

 

4、問題與討論

由于3D打印技術是新興的高新技術,又是以工科為主的技術,因此目前臨床骨科醫生了解得不多,掌握的更少。而近年雖然有許多工科人才在從事醫學3D打印,也有很多醫科研究生和年輕醫生學會了3D打印技術[17],但他們多半只能進行第一層級的工作,或在第二層級工作中按部就班做一些諸如椎弓根釘導板之類形狀結構大同小異的導板。因為骨科臨床的創新設計應用有賴于臨床經驗非常豐富的專家,需要統籌考慮手術切口、入路、視野、操作空間、周圍血管神經和臨時固定物的障礙等因素,并非按照裸骨設計那么簡單。而醫生是成長歷程最漫長的職業之一,年輕醫生一時半會還很難單獨勝任創新導板的設計。

 

限于中國醫學生的培養體制,已經具有豐富臨床經驗的骨科專家絕大多數不懂工科,計算機操作技能也不足,也就無力進行導板的創新設計應用了。此外,現今的骨科專家多半是臨床、科研、教學、保健、科普、管理等日常工作繁重,他們很難抽出時間與年輕人密切配合,共同攻關。因此目前骨科3D打印在中國的普及度并不高,已開展應用的大多數單位也只是利用了3D打印較簡單的功能。

 

如何加速我國骨科3D打印技術的普及應用與技術創新呢?作者認為應從培養意識、激發動力、提供便利等方面著手。

 

首先要培養意識。當下最緊迫最能奏效的方法是加強普及教育,培養廣大骨科醫生的意識,讓大家知道:3D打印可以使以往做不成、做不好、好難做的手術,變得可以做、能做好、容易做了;只要有理念、有需求、有掃描數據,即使沒有3D打印設備和技術,也能開展3D打印骨科臨床應用;3D打印能夠助力小醫院醫生做出大醫院的專家級手術(當然須以符合人員與技術準入為前提);3D打印能夠助力大醫院的大專家挑戰不可能。

 

以具有震撼效果的真實案例的具體做法為教材進行學術講座與交流和在線宣教與傳播是最好的切入點,最能引起醫生們的關注。同時趁熱打鐵,以各種方式向醫生們提供幫助,從模型和較簡單的導板應用開始,使骨科醫生們看到效果,消除神密感,增強興趣與信心,便能較快地推動骨科3D打印技術的普及應用。其次是激發動力。

 

其次是激發動力。要充分發掘利用骨科3D打印技術的優勢,讓廣大醫生嘗到甜頭。作者總結出發掘利用的前提和要點如下:虛心學習接受、掌握方法技巧、摒棄墨守成規、樹立創新意識、激發創造靈感、珍惜所有病源、分析臨床痛點、尋找挑戰切點、嚴謹周全設計、備份大膽實踐。

 

第三是提供便利。要加速醫工結合型人才的培養,鼓勵和支持大批工科生進入醫學3D打印企業,鼓勵和支持醫學生及年輕醫生學習3D打印相關知識,使臨床醫生與工科設計人員能夠進行較順暢的技術交流。如此,骨科醫生們尤其是專家們就有可能就近甚至面對面地將病情、手術方案告知設計人員,雙方只要進行簡單溝通交流,就能互相明了對方意圖,從而提高導板的設計效率和質量,降低因考慮不周所帶來的術中無法使用甚至誤導術者的手術風險。面對面交流的效率和效果比起任何形式的線上交流均要強得多,因此,為廣大骨科醫生尤其是專家提供便利的應用條件與環境,將極大調動全員學習應用、開拓創新的熱情,從而使3D打印這一促進骨科臨床革命性進步的階梯與捷徑為廣大骨科醫生所利用,快速提升我國骨科的整體技術水平與醫療質量,造福于千千萬萬的患者。

 

當然,3D打印既不是萬能的,也不會萬無一失。在增強意識、樹立信心的同時,還要讓骨科醫生重視3D打印應用過程中的不足與陷阱,尤其在導板與植入物的設計應用中,更有可能發生因設計與實際情況的偏差所致的棄用和誤導。

 

首先骨科3D打印是基于術前影像技術獲得的醫學影像數據,通過計算機軟件建立的三維數字模型而進行的。影像科室合格的設備與軟件等硬件條件,正確的影像采集方式、參數與數據傳輸等操作流程是應用的基礎;醫生正確開具的影像檢查方式、范圍與體位要求及影像科室的無誤配合是應用的前提。因此,開展3D打印時要充分了解掌握有關情況,做好相交科室與人員的協調配合,確保所獲數據和三維模型的準確性。但是,在骨質疏松與骨質增生共存的部位,即使前述基礎和前提均符合要求,所建立模型的表面形態仍可能與術中的實際情況有較大出入,這就要求術者與設計人員密切配合,選取術中允許顯露的不易發生建模偏差的骨質致密處為導板的貼合面,以確保術中導板貼合面與骨骼貼合的穩妥性。

 

其次,設計人員要與術者充分溝通,全面考慮手術切口與步驟,確保導板能放進切口,貼合骨面,導向操作不受阻礙。對于經皮導板,要確保術中體位與采集影像數據時的體位一致。還可在采集數據時于術區皮膚分散貼敷若干個魚肝油膠丸之類既可顯影又不會產生偽影的標志物,并將標志物投影用不易褪色的記號筆描畫出來,再在設計經皮導板貼合面時按標志物形狀做出若干個鏤空窗口,就可以在患肢消腫后仍能保證導板與皮膚的大致貼合。這是因為即使消了些腫,導向的穿刺點也不會有多大改變,而導引的方向在三維空間上又已確定,故只需在透視的驗證下微調出一個方向,另一個方向也就隨之確定了。這樣雖然不如貼骨導板精準,但較無導板引導的穿刺操作,仍具有很大的便利性,還是能發揮出導板的優勢的。

 

總之,既要充分利用、依靠導板的精準引導作用,又不能依賴、盲從導板的指導。只要術中參照常規操作方式,借助術者的經驗與手感,并不時用球形探子和術中透視來驗證糾偏,就能夠在應用3D打印導板攻堅克難時避免掉落陷阱中去。

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