計算機輔助設(shè)計-快速成型技術(shù)在股骨近端骨折修復(fù)中的臨床應(yīng)用研究.pdf

1、研究背景：
　　 在過去幾十年里,醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展非常迅速,如CT、MRI、PET、DSA、單光子發(fā)射斷層掃描(PETCT)等,他們將人體的三維解剖信息壓縮到二維的圖像上,為疾病的診斷、病變點的定位、手術(shù)方案的確定提供了重要的依據(jù),使得手術(shù)的安全性和手術(shù)的質(zhì)量有了明顯的提高。盡管影像學(xué)的出現(xiàn)對骨科的發(fā)展有積極的推動作用,但它所提供的信息并不能完全滿足骨科手術(shù)的需要,近年來,隨著計算機圖形學(xué)、圖像學(xué)的發(fā)展,以及計算機圖形處理速度的

2、迅速提高,人們研究了從二維圖像到三維圖像的重構(gòu)技術(shù),并進行計算機輔助設(shè)下的人體骨骼快速成型建模和快速制造出三維立體模型(CAD-RP),使得醫(yī)生在復(fù)雜的骨科手術(shù)之前,可以根據(jù)患者的CT圖像“量身定做”出人體標(biāo)本。有了模型的指導(dǎo),手術(shù)之前可以充分地進行體外模擬,設(shè)計出最佳的切入路線與步驟,使得手術(shù)的風(fēng)險得到有效控制,手術(shù)質(zhì)量有了明顯提高。
　　 研究目的：評估計算機輔助設(shè)計-快速成型技術(shù)應(yīng)用于股骨轉(zhuǎn)子間骨折手術(shù)治療的臨床療效。

3、r>　　 方法：選擇2008年1月1日至2008年12月31日解放軍廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院骨科收治的股骨轉(zhuǎn)子間骨折患者30例,年齡18～55歲,平均年齡40歲,摔傷8例,車禍12例,墜落傷7例,訓(xùn)練傷3例,男20例,女10例,左側(cè)轉(zhuǎn)子間骨折19例,右側(cè)轉(zhuǎn)子間骨折11例,30例患者按入院順序交替分為常規(guī)手術(shù)組(n=15),計算機輔助組(n=15)。所有患者術(shù)前均行脛骨結(jié)節(jié)牽引,計算機輔助組術(shù)前行脛骨結(jié)節(jié)牽引而后行螺旋CT掃描并將所得患者轉(zhuǎn)子

4、間骨折Dicom數(shù)據(jù)刻成光盤,于戴爾工作站運用Mimic10.0軟件重建股骨轉(zhuǎn)子間骨折模型,并仿真模擬股骨轉(zhuǎn)子間骨折復(fù)位手術(shù),計算機輔助軟件逆向設(shè)計與股骨大轉(zhuǎn)子相吻合的組件及置釘套管,計算機精確設(shè)計手術(shù)釘?shù)?術(shù)前將設(shè)計好的STL格式文件存盤置于AFS激光快速成型機打印出的置釘模板,術(shù)前運用打印好的模型體外演練模擬手術(shù)操作制定手術(shù)計劃并將模型實物帶往手術(shù)室觀摩,置釘模板高溫消毒以便術(shù)中使用。術(shù)中患者仰臥位連續(xù)硬膜外麻醉下置于骨科牽引床,術(shù)

5、前先行閉合復(fù)位C臂機電透見骨折端復(fù)位良好后開始手術(shù),兩組患者均采用動力髖鋼板螺釘內(nèi)固定,均記錄手術(shù)時間(平均手術(shù)時間從切開皮膚至關(guān)閉傷口計算,閉合復(fù)位時間及電透次數(shù)不納入統(tǒng)計),記錄術(shù)中出血量,30例患者術(shù)后均拍攝髖關(guān)節(jié)正側(cè)位平片,門診隨訪1年并采用髖關(guān)節(jié)Harris評分標(biāo)準對兩組手術(shù)效果進行評估并比較臨床價值。
　　 結(jié)果：應(yīng)用計算機輔助設(shè)計-快速成型建立股骨轉(zhuǎn)子間骨折的1:1實體模型及精確設(shè)計的置釘導(dǎo)向模板,將快速成型技術(shù)打

6、印好的模型及置釘模板應(yīng)用于骨科手術(shù),精確地指導(dǎo)醫(yī)生手術(shù)快速精確實施,大大提高了手術(shù)的安全性,計算機輔助組平均手術(shù)時間(45.07±8.09)min,出血量(115.00±10.49)ml；常規(guī)手術(shù)組手術(shù)時間(55.67±9.53)min,出血量(143.20±17.07)ml,。常規(guī)手術(shù)組術(shù)中電透(10±1.89)次,計算機輔助手術(shù)組術(shù)中電透(5±1.00)次,兩組間差距具有顯著性意義(P<0.05)。相比常規(guī)組,運用計算機輔助設(shè)計-快

7、速成型技術(shù)指導(dǎo)手術(shù)縮短了手術(shù)時間,減少了術(shù)中出血量,避免了術(shù)中C臂機反復(fù)透視,減少了醫(yī)患的術(shù)中放射暴露,尤其對一些高齡患者更有意義。術(shù)后復(fù)查髖關(guān)節(jié)正側(cè)位X射線見骨折端對位對線良好,金屬內(nèi)固定位置良好,所有患者術(shù)后均隨訪一年,應(yīng)用Harris髖關(guān)節(jié)評分系統(tǒng)評估患者髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)情況,計算機輔助手術(shù)組harris評分(84.33±3.352)；常規(guī)手術(shù)組harris評分(82.47±3.833),結(jié)果顯示兩組間差別無顯著性差異(P>0.05

8、),兩組患者術(shù)后無一例無髖內(nèi)翻畸形及患肢短縮畸形,均達到了術(shù)前的預(yù)期效果。
　　 結(jié)論：傳統(tǒng)手術(shù)依賴于醫(yī)生個體的外科臨床經(jīng)驗與技能,存在精確性不足、創(chuàng)傷較大、術(shù)中醫(yī)生和患者需要反復(fù)受到射線照射等缺點。用計算機輔助設(shè)計-快速成型技術(shù)代替醫(yī)生進行手術(shù)方案的三維構(gòu)思和設(shè)計比較客觀、定量,且其信息可供整個手術(shù)組的每一位成員共享。并可對三維圖像與同行進行交流,有了計算機輔助下的人體骨骼快速建模和快速制造設(shè)備的應(yīng)用,使得醫(yī)生在復(fù)雜的骨科手術(shù)

9、之前,可以根據(jù)患者的CT圖像“量身定做”出人體標(biāo)本。有了置釘模板的指導(dǎo),手術(shù)之前可以充分地進行體外模擬,設(shè)計出最佳的切入路線與步驟,使得手術(shù)的風(fēng)險得到有效控制,利用計算機對數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像的高速處理及控制能力,通過虛擬手術(shù)環(huán)境為骨科醫(yī)生從技術(shù)上提供支援,使手術(shù)成為更微創(chuàng)、更安全、更準確的一門新技術(shù)。計算機輔助設(shè)計-快速成型技術(shù)的發(fā)展,實現(xiàn)了從二維圖像到三維實物的飛躍,為臨床醫(yī)生對疾病的診斷、病變點的定位、手術(shù)方案的確定提供了重要的依據(jù)使得