研究人员确定3D打印在治疗髋关节骨折方面更有效

2020年6月2日，南极熊从外媒获悉，一组来自中国和美国的研究人员利用3D打印技术为髋关节骨折患者建立了1:1的骨盆模型，以辅助双柱髋臼骨折的手术治疗。

在研究中，研究人员根据物理3D打印的骨盆模型，比较了传统的术中轮廓板的方法和使用预制板的方法。论文介绍了3D打印和虚拟模拟两种方法在双柱髋臼骨折的术前规划中的应用。

最终，研究人员表示，3D打印可以帮助骨科医生缩短手术时间，提高手术的临床效果。

△骨折碎片的三维模型，图片来源：《中华医学杂志》

3D打印技术在外科手术中的优势

髋臼骨折是指髋关节的 "球托部 "的髋臼部分断裂。双柱髋臼骨折指的是当整个承重关节面与骶髂关节脱离时。研究人员表示，它们是最严重的，也是第二大常见的髋臼骨折类型。根据该论文，"大约21%的髋臼骨折涉及两柱的髋臼骨折，需要良好的缩小术和稳定的内固定，以防止创伤后关节炎，并获得良好的临床疗效。"

然而，事实证明，由于髋臼双柱骨折的手术治疗具有复杂的髋臼骨折形态和弧形面，手术治疗具有一定的挑战性。传统的髋臼骨折手术需要在手术中期对钢板进行轮廓化处理，这不仅增加了手术时间，也增加了失血量。

研究人员发现，3D打印技术是帮助外科医生了解骨折碎片的形状，模拟骨折的缩小，特别是在复杂的髋臼骨折中，3D打印技术是一种潜在的路径。"三维(3D)打印技术发展迅速，由于其设备和成本都很容易获得，因此在临床上得到了广泛的应用。"作者补充道。

可以通过3D打印的1:1比例的骨盆模型进行术前虚拟模拟，帮助手术治疗双柱髋臼骨折的手术过程中，通过3D打印的1:1比例的骨盆模型进行预塑板。在解释这一过程的好处和局限性时，研究人员表示，"之前的研究显示，3D打印技术在髋臼骨折手术治疗中的应用可以显著减少手术时间和失血量，但不能获得明显更好的骨折缩小效果。"

研究人员认为，通过3D打印技术，骨科医生将能够在缩短手术时间的同时，提高术后骨折缩小质量、髋关节功能和并发症发生率等临床效果。

事实上，3D打印技术此前已经在各类髋关节手术中得到了成功的应用。2019年年底，LOGEEKs医疗系统公司（MS）透露，其3D打印的植入物已被应用于髋关节的重建修复手术中，并配合撞击性骨移植。此前的一年，佛罗里达州的外科医生们还使用总部位于马萨诸塞州的医疗技术公司ConforMIS的3D打印植入物进行了髋关节置换手术。

手术结果，展示3D打印的植入物。图片来源：LOGEEKs

3D打印治疗髋关节骨折更有效

为了开展研究，该团队对2013年9月至2017年9月期间诊断为双柱髋臼骨折的40例患者建立了随机的前瞻性病例对照研究。20名患者被分配到3D打印组，另外20名患者分配到传统方法组。

虚拟模拟和3D打印骨折碎片模型的方法涉及到将每个患者的骨盆地形图图像保存为数字成像和医学通信（DICOM）文件。然后将这些图像导入到MIMICS，这是Materialise公司开发的医学3D图像处理软件。骨折碎片使用重新定位功能进行解剖学上的缩小，然后导出为STL文件并导入到Materialise Magics软件中进行固定和支撑生成。

图为3D打印组的一个病例，图片来自《中华医学杂志》

最终的STL被3D打印出来，然后用3D打印的缩小型半骨盆模型测量螺丝钉的长度，用于手术过程中的预塑板。手术模拟完成后，对预成型的解剖板和螺钉进行消毒处理，用于辅助髋臼手术。

从评估结果来看，研究人员观察到虚拟模拟和3D打印是一种比传统技术更有效的治疗双柱髋臼骨折的方法。"我们发现，3D打印组的术后骨折缩小质量和髋关节功能明显优于常规方法组，3D打印的缩小型半骨盆模型可能有助于解剖学上预塑钢板，以获得良好的骨折缩小质量和髋关节功能，降低创伤性关节炎的风险，手术时间。仪器操作时间和术中透视时间明显缩短，3D打印组的失血和输血量明显少于传统方法组。 ”

论文“Surgical treatment for both-column acetabular fractures using pre-operative virtual simulation and three-dimensional printing techniques,”发表于《中华医学杂志》。作者为Huang JH, Liao H, Tan XY, Xing WR, Zhou Q, Zheng YS, Cao HY and Zeng CJ.


编译自：3dprintingindustry