3D打印技术在股骨髁上骨折医患沟通中的效果研究

目的　探讨Mimics18.0软件数字化设计结合3D打印骨折模型进行手术规划,术前模拟手术,辅助治疗复杂型股骨髁上骨折内固定及在医患沟通环节的效果研究。 方法　筛选10例复杂型股骨髁上骨折患者,将患者的骨折部分及全套内固定物的薄层CT数据导入Mimics 18.0软件,进行骨折三维建模、骨折块虚拟复位、建立股骨髁上骨折内固定物标准件库、选取最佳匹配的钢板及螺钉。3D打印出患者1:1的股骨髁上骨折实体模型, 术前应用3D打印模型与患者及其家属沟通并进行3D打印模型的效度验证。让患者及其家属直接接触骨折3D模型并观看在模型上按照数字化设计进行模拟手术-将股骨髁上重建板的位置、钉道长度和方向同数字化设计比较,确定术中使用的钢板及螺钉。最后,按照术前模拟演练进行实际手术骨折复位、钢板内固定。 结果　术前应用3D模型获得了良好的沟通效果,患者及其家属理解度和满意度高。应用3D打印技术模拟手术共植入1块锁定钢板和8枚螺钉,钢板植入的位置、螺钉植入的方向均与数字化术前设计高度一致,钉道长度与数字化术前设计比较无显著性差异(P>0.05)。实际手术与模拟手术的手术效果一致。 结论　数字化设计结合3D打印技术在医患沟通方面效果显著,且实现了复杂型股骨髁上骨折的个体化、精准化治疗,明显减少了患者的术中出血量,缩短了患者的康复周期。     

3D打印应用于髋臼骨折数字化设计的实验研究

目的　探讨髋臼骨折数字化设计及实施的可行性方案并以3D打印技术进行验证。  方法    采集52例临床髋臼骨折薄层CT扫描数据,在Mimics14.0中进行三维建模和虚拟骨折复位并在复位模型上优化预设植入钢板位置和虚拟钉道模拟、测量钉道长度,三维切割预设植入钢板部位骨块并3D打印,据此进行钢板折弯。将所有骨折块进行3D打印为实体模型结合折弯钢板进行内固定植入模拟。将钢板现实位置、螺钉方向和长度同数字化设计比较。  结果    总植入61根重建钢板,螺钉424颗,钢板植入位置和螺钉植入方向均与数字化设计高度吻合,钉道长度与数字化设计进行配对t检验,P=0.325。  结论    （1）数字化设计结合3D打印技术能在术前完成重建钢板折弯并进行手术模拟,折弯钢板模拟植入位置、螺钉植入方向、长度和虚拟设计高度一致。（2）术前折弯重建钢板对骨折复位有一定的指导价值。     

复杂髋臼骨折复位及内固定的数字技术模拟研究

目的　探讨数字医学技术在复杂髋臼骨折复位及手术模拟中的应用。 方法　采集1例髋臼骨折患者的骨盆CT图像,在Mimics 14.01软件上进行三维重建,并利用Geomagic Studio 11.0软件进行骨折的复位和内固定的手术模拟,提出手术指导方案。术后三月再次采集患者骨盆CT图像,三维重建后与术前设计进行比较,评价应用数字技术开展复杂髋臼骨折的术前设计的效果。 结果　根据Tile分型：该病例为C2-3型。Mimics软件重建的骨盆三维模型可准确反映复杂性髋臼骨折的三维立体结构,利用Geomagic软件移动骨折碎片,进行骨折复位,并精确测量出相关的各项数据和进行内固定的放置设计。术后随访钢板与螺钉非常接近术前设计的位置。 结论　应用数字医学技术有助于直观地显示骨盆内部情况并明确分型,并能实现骨折复位及内固定模拟等操作,实现复杂髋臼骨折的术前设计,提高了手术精确性。     

3D打印技术在骨盆骨折修复中的应用

背景：目前通过3D打印技术进行术前规划已经成为一种发展趋势,并且在骨肿瘤切除、颌面外科都有很好的应用,但应用于骨折修复前规划的报道还很少。 目的：探讨在骨盆骨折修复术前评估、规划及修复过程中3D打印技术的应用价值。 方法：骨盆骨折患者于修复术前行CT扫描断层图像,应用3D技术打印患者1∶1骨盆模型,并进行修复入路选择、切口暴露范围设计、骨折复位设计、钢板预置入位置、钢板最佳塑性设计、螺钉长度测量、螺钉进入方向设计等术前预操作。修复术后随访期间测定患者骨盆骨折复位Matta评分及骨盆功能Majeed评分。 结果与结论：患者手术时间55-130 min,平均(84.75±20.15) min;术中出血量200-800 mL,平均        (417.00±173.58) mL。术后均无切口感染、骨折不愈合、内固定松动及断裂事件发生。所有患者均获随访,时间8-24个月。骨折愈合时间10-16周,平均12.5周。骨盆骨折复位按照Matta评分标准：优15例,良3例,可2例,差0例,优良率90%。骨盆骨折复位后功能评定按照Majeed评分标准：优13例,良5例,可2例,差0例,优良率90%。提示3D打印技术应用于骨盆骨折可以明确骨折的移位情况,有利于骨折的精确复位及钢板塑性,并且减少了手术操作时间、出血量、并发症以达到更佳修复效果。3D打印技术能够较好的进行骨盆骨折修复前评估及规划,可作为骨盆骨折修复前准备的常规项目。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

胫骨近端骨折内固定数字化设计对临床修复治疗的指导

背景：CT重建骨折三维模型不能进行虚拟复位、内固定,不能制定合理的修复方案,无法完全满足临床骨科医师的需要。 目的：应用医用软件Mimics、Solidworks在胫骨近端骨折中三维重建、复位并设计内固定方案,指导临床修复手术,并观察其修复效果。 方法：纳入40例胫骨近端骨折患者,进行高速CT薄层扫描,在Mimics中对骨折进行重建、复位,以Solidworks进行内固定钢板、螺钉的选择和设计,并在骨折复位三维模型上进行虚拟内固定。临床据此方案进行骨折修复手术,术后观察患者的骨折愈合及自我评价情况(MacNab标准)。 结果与结论：所有骨折均进行了三维重建、复位,以准确的内固定钢板及螺钉进行了虚拟内固定。临床骨折修复过程顺利,按术前设计的数字化方案成功完成,效果满意。40 例患者获随访12-24 个月,骨折愈合时间12-18周,平均13.6周;完全负重时间15-17周,平均15.8周。患者自我评价依据MacNab标准：优29例,良9例,可2例,差0例,优良率95%。术中钢板和螺钉规格、进钉长度、直径、位置、角度等与术前高度一致。提示应用Mimics及Solidworks可在个人电脑上设计出胫骨近端骨折内固定的数字化方案,可以为现实手术提供良好参考。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

3D打印体外导板经皮空心钉固定治疗骨盆骨折5例*

目的 探究3D打印体外导板治疗骨盆骨折的价值。方法 选取2017年8月 ～ 2019年4月于河北省沧州中西医结合医院采用硬性标记物置入下3D打印体外导板经皮微创治疗治疗骨盆骨折患者5例,年龄23 ～ 57岁,平均（37.47±11.34）岁。患肢进行螺旋CT扫描后,采用Mimics软件处理DICOM数据。骨折虚拟复位后,设计并打印带有置入的硬性标记物固定孔的置钉导板。术中消毒术区及硬性标记物区域,安装组合式通道螺钉导板,通过导板置入通道螺钉导针,透视确认后撤掉导板,经导针拧入空心螺钉固定。术后2 d行X光片及CT评价骨折复位及螺钉位置,4周取Matta评分标准评定骨折复位质量。结果 1例患者导针打入失准,经蛇头针技术调整后,按术前计算机模拟规划方法置入。术后第2 d行X光片及CT复查证实5例手术均达到了功能复位。术后4周随访见骨折无进一步错位,Matta评分标准均为满意复位。结论 该方法能够顺利完成骨盆骨折通道螺钉的经皮置入进行骨折固定,同时缩短手术时间,初步疗效肯定。     

基于3D打印齿状突空心钉置入的数字化导航(英文)

背景:齿状突骨折因部位特殊,毗邻重要解剖结构,置钉难度大,稍有偏移亦可能导致内固定强度下降甚至失效。提高置钉的安全性和准确性,确定方便推广实施的个体化手术显得尤为重要。目的:探讨Mimics软件数字化设计结合3D打印模块进行齿状突空心钉置入导航的方法,探讨其可行性及准确性。方法:将16具人尸体颈椎标本进行连续薄层CT扫描,采集Dicom格式图像。Mimics软件予以三维重建,设计C2椎体齿状突空心钉置钉钉道及支撑柱、分割可剥离骨面,设计带钉道的导航模块并3D打印。导航模块在尸体标本上进行置钉导航,观察卡位、置钉情况,以X射线、CT扫描评价置钉效果。结果与结论:共制作16个导航模块,植入22枚螺钉,观察钉道及置钉后椎体周围骨质,未见爆裂。术后行X射线、CT扫描重建,发现所有螺钉的进钉点,进钉方向、长度均与Mimics软件中模拟的预定理想进钉点、方向和长度一致,导航模块和相对应的椎体前方骨性结构贴合紧密,嵌合度良好,在应用时卡位及稳定性良好。结果证实,在导航模块的辅助下,前路齿状突空心钉置钉精准。基于3D打印的数字化技术有望良好实现骨科内固定物置入导航并普及应用。     

3D打印个体化治疗方案在骨盆骨折中的应用

目的探讨3D打印个体化手术治疗方案在骨盆骨折中的临床疗效。方法收集南京医科大学第二附属医院骨盆骨折的患者22例,随机分为3D组和对照组,3D组病例采用3D打印技术建模,术前模拟手术,定制个体化解剖钢板后进行手术治疗,对照组常规手术治疗,所有病例记录手术所用时间、出血量和内固定物的长度、弧度、螺钉数量和方向,术后应用Matta评分评估疗效,比较两组病例手术时间、术中出血量的差异。结果所有病例术后随访2~8月,Mata评估标准均为优,3D组手术时间为(60±12)min,较对照组明显缩短,术中出血量为(218±63)m L,较对照组明显减少,手术入路与术前设计一致,内固定位置与术前手术方案设计完全一致。结论 3D打印个体化治疗方案治疗骨盆骨折,可以给每一位骨盆骨折患者设计个体化解剖形内固定物,制定个性化手术方案,并且具有减少手术创伤、缩短手术时间、降低手术难度等优势,临床疗效满意,值得推广。     

3D 打印导板辅助下空心螺钉内固定治疗复杂骨盆骨折患者的效果及其对骨盆功能的影响及安全性评价

目的:研究3D打印导板辅助下空心螺钉内固定治疗复杂骨盆骨折患者的效果及其对骨盆功能的影响及安全性.方法:选取我科2019年1月至2020年12月期间收治的95例复杂骨盆骨折患者作为研究对象,按随机数字表法分为对照组(n=47)和观察组(n=48),对照组通过术前CT图像对骨盆骨折进行评估,并行内固定治疗,观察组在3D打印导板辅助下行空心螺钉内固定治疗,对比两组围手术指标、骨盆功能、并发症.结果:观察组的手术时间和住院时间短于对照组,出血量少于对照组,切口长度短于对照组(P<0.05);术后6个月,观察组的骨盆骨折复位Matta评分的优良率高于对照组,骨盆功能Majeed评分的优良率高于对照组(P<0.05);观察组的并发症发生率明显低于对照组(P<0.05).结论:3D打印导板辅助下空心螺钉内固定治疗复杂骨盆骨折,可缩短手术时间,手术切口小,利于患者术后快速康复出院,且并发症少,患者的骨盆功能恢复较好.     

胫骨近端骨折三维重建复位及数字钢板设计

背景：CT重建骨折三维模型不能进行虚拟复位、内固定,不能制定合理的修复方案,无法完全满足临床骨科医师的需要。 目的：探讨应用软件在胫骨近端骨折中进行三维重建、复位并设计数字钢板的方法。 方法：按照AO分类标准,将9具膝关节标本制作成胫骨近端A1-3、B1-3、C1-3类型骨折模型,进行高速CT薄层扫描,在Mimics中对9种类型的骨折模型进行重建、复位,以Solidworks进行内固定钢板、螺钉的设计,并在骨折复位三维模型上进行虚拟内固定。 结果与结论：9种类型骨折均进行了三维重建、复位,完成内固定钢板及螺钉设计以及虚拟内固定,并以A3、B3、C3类型演示。提示应用Mimics及Solidworks可在个人电脑上设计出胫骨近端骨折数字钢板,可为现实修复手术提供参考。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

数字化设计结合3D打印技术辅助手术治疗复杂型胫骨平台骨折

目的　探讨数字化设计结合3D打印技术辅助手术治疗复杂型胫骨平台骨折的临床疗效。方法　回顾性分析自2013年10月-2015年9月本院收治的40例胫骨平台粉碎性骨折患者资料,其中男27例,女13例;按Schatzker骨折分型,Ⅳ型19例,V型15例,Ⅵ型6例。其中20例患者（3D打印组）应用3D打印技术辅助手术：术前进行三维重建骨折模型、骨折块虚拟复位、挑选最匹配的钢板、3D打印1:1大小的骨折模型、模拟骨折复位及钢板塑形;20例患者（传统手术组）为传统切开复位内固定治疗。记录两组的手术时间、术中出血量、切口长度及膝关节功能评分。 结果　40例患者均顺利完成手术,3D打印组患者的手术时间、术中出血量、切口长度均显著小于对照组(P <0.01), 术后随访8~13个月（平均10个月）,两组病例均获得骨性愈合,3D打印组术后膝关节功能Rasmussen评分显著高于对照组(P <0.01)。 结论　数字化设计结合3D打印技术辅助手术治疗复杂型胫骨平台骨折,实现了复杂型胫骨平台骨折的个体化、精准化治疗,可缩短手术时间,减少术中出血量,有效缩短患者的康复周期。     

基于薄层CT数据的胫骨近端接骨板标准件库的建立及意义

目的　探讨胫骨近端接骨板标准件库建立的方法及临床意义。 方法　采集6套全规格胫骨近端接骨板薄层CT扫描的原始数据,导入Mimics14.0中进行三维重建,以STL格式文件输出至Geomagic对三维模型进行形态学优化。在Mimics中进行体积恢复。利用MedCAD绘制圆柱体状钉道模拟现实锁定钉方向,并完成带钉接骨板形态学标准件库建立。 结果　 (1) 完成186块带钉的接骨板标准件的建立;(2) 经Geomagic外观优化以及Mimics体积恢复,使接骨板三维模型具有较高仿真度。 结论　(1) 基于CT扫描的数据,通过逆向工程软件处理可以实现骨科接骨板的标准件库制备; (2) 接骨板与钉道选择性的组合方式适用于骨折内固定植入手术的数字化设计。     

颈椎弓根置钉植入的新型3D打印导板有效性研究

目的　通过评价新型3D打印的导板在手术中植入颈椎椎弓根螺钉的有效性,旨在为颈椎内固定器械操作提供准确和安全的方法。 方法　6例无病损成人颈椎标本,CT扫描后重建颈椎的三维数字化模型,根据颈椎椎板的具体的解剖形态特征,设计与颈椎椎板的特异性反向模板,3D 打印出颈椎的导航模块,保证进钉通道的方向和深度。采用个体化的3D导板技术, 6例标本植入84枚钉,X线片和CT图像评价术前设计的椎弓根钉进入的长度和宽度与术后实际符合程度。 结果　通过数字化技术打印的个体化3D导板与颈椎椎板吻合程度高度一致,可以控制植入螺钉方向和长度。采用此导板植入的84枚螺钉中,79枚螺钉位于椎体内,5例穿破椎弓根外出骨皮质,无椎板周围重要解剖结构损伤,椎弓根钉进入的长度符合率达到100%,椎弓根钉进入的宽度符合率达到94.05%。 结论 新型3D打印导板使颈椎椎弓根植入的长度和宽度均达到良好的可控性,并且提高了颈椎椎弓根植入的安全性和准确率。     

髋臼部T形骨折四种不同内固定方式的生物力学有限元分析

目的　髋臼部T形骨折解剖结构较为复杂,损伤机制多种多样,在临床治疗中难以制定统一的手术金标准。本文通过建立有效的髋臼部T形骨折有限元模型,比较四种不同内固定方式的生物力学稳定性之间的差别。 方法　利用有限元建模软件建立髋臼T形骨折模型后,应用相关有限元软件建立双柱逆行拉力螺钉（A）、前柱重建钢板联合后柱拉力螺钉（B）、后柱重建钢板联合前柱拉力螺钉（C）和双柱重建钢板（D）这4种不同内固定术后的模型,分别予以模拟站位和坐位并进行加载分析。 结果　分别在站位、坐位下,在加载方式相同的情况下髋臼T形骨折前后柱骨折线上最大位移及骨折线上节点位移均数表现为A＞B＞C＞D。 结论　应用双柱重建钢板内固定方式治疗髋臼T形骨折具有良好的生物力学稳定性,后柱重建钢板联合前柱拉力螺钉次之。     

3D打印导航模块辅助腰椎椎弓根螺钉精确植入的实验研究

目的　利用数字化设计和3D打印技术研制个体化导航模块,实现个体化的微创下腰椎椎弓根螺钉精确植入。  方法　建立37例正常人体腰椎（L1~5）三维模型,设计导航杆使其恰好穿过椎弓根中心。基于导航杆,通过布尔运算获得导航模块。3D打印出导航模块和腰椎标本实体,在导航模块的辅助下植入椎弓根螺钉,观察螺钉的进钉点、进钉方向和螺钉在椎弓根内的位置。  结果    总共应用导航模块辅助植入椎弓根螺钉228枚,全部螺钉的进钉点,进钉方向都与虚拟方案相一致,螺钉在椎弓根内位置良好,无一例螺钉穿破椎弓根皮质。  结论    基于数字化设计的3D打印导航模块,可以实现个体化的微创下腰椎椎弓根螺钉精确植入。     

髋臼四边区上界置钉安全区域的影像解剖学研究

目的　通过对髋臼四边区三维重建模型进行解剖参数测量和从上方置入虚拟螺钉,明确四边区骨折螺钉固定的安全区域。 方法 用Mimics软件对50例（100侧）骨盆CT数据进行三维重建,切割出髋臼四边区三维模型,测量四边区解剖参数,确定置钉危险区域,并在四边区上界模拟置钉,计算其安全角度。 结果　P1螺钉最大后倾角男性为（7.63±5.47）°,女性为 （6.18±5.16）°,P5螺钉最大前倾角男性为（7.50±6.09）°,女性为（7.30±6.54）°,两者男女间差异均无统计学意义。P2、P4螺钉内外倾安全范围男性分别为（7.60±2.93）°、（16.88±5.61）°,女性分别为（7.96±2.98）°、（15.82±5.94）°,男女间差异均无统计学意义。男、女性分别有13侧及28侧P3螺钉安全范围很小,只能以固定角度置入,固定角度均值男性为（-0.22±2.87）°,女性为（-5.62±4.48）°,其差异有统计学意义。剩余59侧（男37侧,女22侧）P3螺钉安全范围男性为（5.39±2.60）°,女性为（4.06±2.58）°,其差异无统计学意义。 结论　P3为四边区上界最危险进钉点,距离起点约27 mm,若术前Mimics软件测量显示四边区骨质最薄处厚度男性小于4.47 mm,女性小于3.56 mm,则拧入长度小于14 mm或12 mm的短钉或空置。     

3D打印结合Union Plate跨弓状缘髋臼解剖钢板在复杂髋臼骨折中的应用

目的探讨术前在3D打印模型上规划后柱螺钉用于髋臼骨折内固定的可行性和安全性,评价这种联合技术对复杂髋臼骨折治疗的早期临床结果。方法回顾性分析华中科技大学同济医学院附属协和医院自2018年6月至2019年8月行复杂髋臼骨折的15例患者资料,根据CT数据行骨盆3D打印,得到1∶1(含髂血管)仿真模型,术前在三维模型上模拟手术固定,并规划后柱拉力螺钉,将螺钉消毒以备术中使用。术中采用高位髂腹股沟入路,并使用Union Plate跨弓状缘髋臼解剖钢板+后柱拉力螺钉进行固定。结果全部患者的手术均按照术前计划顺利进行,平均手术时间172 min(150~290 min),术中平均出血量620 m L(200~1 500 mL);所有后柱螺钉均成功置入,术中透视螺钉位置、长度良好。术后根据Matta标准评价骨折复位情况。其中优9例,良6例,优良率100%。按照Matta改良的Merle d'Aubigne和Postel评分评价髋关节功能,其中优8例,良5例,可2例,优良率为86.7%。围术期出现闭孔神经麻痹1例,随访3个月好转;未观察到切口感染、血栓形成、螺钉松动或断裂等并发症。结论通过术前3D打印模拟手术、规划后柱拉力螺钉,结合跨弓状缘髋臼解剖钢板治疗复杂髋臼骨折置钉成功率高,安全性好,个体化强,效果可靠。