3D打印 成為骨科醫(yī)生“超級幫手”

曾經(jīng)困擾著不少骨科專家的手工植入髖臼假體精準(zhǔn)度不高的問題，現(xiàn)在被高科技3D打印+重建技術(shù)輕松解決了，這個“助攻神器”看起來僅僅像是兩個馬蹄形的磁鐵石，學(xué)名叫做“人工髖臼杯植入導(dǎo)向器”。實施全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)前，先按照1：1的比例打印出髖關(guān)節(jié)模型，再根據(jù)模型設(shè)計合適的鐵條狀導(dǎo)向器，均由3D打印制成。

返修的髖臼假體

這兩個長度不足10厘米的鐵條狀的物體，代表著目前全國3 D打印在骨科臨床醫(yī)學(xué)上的領(lǐng)先水平，而這個創(chuàng)意從想法到成功，僅僅經(jīng)歷了半年多的時間�！绑y關(guān)節(jié)置換之后，假體翻修的原因有很多，但是其中有一個很重要的原因是在置換的時候，臼杯安裝得不精準(zhǔn)，導(dǎo)致磨損或者脫落�！敝苡^明手里拿著髖關(guān)節(jié)的模型以及髖臼假體模型比劃著。“比如放在這個角度，傾斜一下，患者行動的時候，它就會動，慢慢就會磨損�！敝苡^明解釋說，經(jīng)年累月，全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者髖臼的位置已經(jīng)病變或者殘缺。

“病變的患者，髖臼可能已經(jīng)不規(guī)則了，所以要把髖臼杯假體準(zhǔn)確地放入到髖臼中，純手工的植入精準(zhǔn)度都會有偏差�！敝苡^明坦言，加上髖周圍的軟組織(肌肉和脂肪)等阻擋視線，即使是經(jīng)驗豐富的骨科醫(yī)生，在放入髖臼假體也不能保證百分之百精度準(zhǔn)確。“即使像我從事人工髖置換很多年了，也不能保證百分之百精準(zhǔn)�！币坏┓湃氩痪珳�(zhǔn)，就會導(dǎo)致髖臼假體磨損或者脫落，從而影響患者的功能，“勢必要進(jìn)行翻修”。這個問題困擾著不少骨科醫(yī)生，其中包括知名骨科專家、佛山市中醫(yī)院院長劉效仿教授。對于佛山市中醫(yī)院來說，目前髖關(guān)節(jié)全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)一年達(dá)到了2000臺，手術(shù)量在全國排在前列。

尋找精準(zhǔn)輔助工具

“有沒有一種工具可以輔助醫(yī)生完成手術(shù)，讓髖臼杯假體植入的角度精準(zhǔn)，避免由此造成的翻修。”這是劉效仿們一直在思考的課題。目前國際公認(rèn)的臼杯假體安放位置角度為：外展角40+/-10°，前傾角15+/-5°，這被稱為“Lew innek臼杯安全區(qū)”�！耙话銇碚f，如果臼杯假體植入角度不在安全區(qū)內(nèi)，可以認(rèn)為臼杯假體植入角度不良，將會影響髖關(guān)節(jié)活動范圍和假體使用壽命，改變假體骨界面間的應(yīng)力�！�

劉效仿的想法，恰恰是來自硅谷的DrGekLim博士正在研究的產(chǎn)品所能解決的問題。DrGekLim博士主攻數(shù)字影像學(xué)，在美國從事骨科儀器開發(fā)和研究，之前是貝爾實驗室的博士后。她常年背著一個黑色的大背包，拎著黑色的箱子，箱子里裝的是髖關(guān)節(jié)的模型和髖臼導(dǎo)向器，這個看起來有點像馬蹄形的磁鐵石的東西，最終能輕而易舉地解決困擾劉效仿、周觀明等骨科專家的問題。讓全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中關(guān)鍵的一步———髖臼假體能夠按照理想的角度植入，最大程度減少因此可能發(fā)生的磨損脫落，延長假體使用壽命。

佛山市中醫(yī)院關(guān)節(jié)專科主任周觀明(左)演示3D打印的“人工髖臼杯植入導(dǎo)向器”。

雛形被否“太閉門造車”
每一項新的應(yīng)用和研究幾乎都是在一個人或者一個群體的執(zhí)著推廣下而誕生。這個導(dǎo)向板也如此。DrGek Lim說起髖臼植入導(dǎo)向器的誕生，一再感謝劉效仿這位“伯樂”。2015年，DrGekLim開始開發(fā)3D數(shù)字重建軟件，對這個軟件，作為骨科頂級專家的劉效仿給了很多意見和建議，這也恰恰是后來3D打印髖臼植入導(dǎo)向器能夠發(fā)揮作用的基礎(chǔ)。常年在全球各地奔波的DrGekLim對于全球的骨科手術(shù)工具、儀器等也了如指掌�！爸�前國外有人曾經(jīng)研制出兩個導(dǎo)向器，分別用在打磨髖臼和植入假體中，但是兩個是分開的，醫(yī)生需要使用兩次，使用不方便；有些導(dǎo)向器的設(shè)計需要改造手術(shù)設(shè)備，難以推廣�！盌 rG ekLim吸取這些經(jīng)驗后，2016年3月份形成了設(shè)想和方案，開始申請專利�！暗�是畢竟這個只是技術(shù)層面的，要用到臨床去，就要給臨床的醫(yī)生看是否使用�！盌 rG ek Lim想到了劉效仿帶領(lǐng)的佛山市中醫(yī)院。

2016年5月份的一天，她拿著設(shè)計的相片，找到劉效仿�！爱�(dāng)時他說，這個設(shè)計很好，讓我們可以先做出來�！比欢�，設(shè)計研究到成功應(yīng)用，需要經(jīng)歷不斷改進(jìn)的過程。時間進(jìn)展到2016年6月份，劉效仿的一個電話，加快了3D打印髖臼假體植入導(dǎo)向器應(yīng)用的歷程�！皠⒃捍螂娫捊o我說，讓我先做一套導(dǎo)向器，想要在手術(shù)中使用，如果成功的話，就在8月份的骨科國際會議上作為案例講解。”Dr GekLim接電話后猶如打了雞血，收到從中醫(yī)院傳過去的在醫(yī)院做過髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)的患者影像資料，包括CT掃描和X光片后，立刻開始著手運(yùn)用3D數(shù)字化建模。

“建模后，要先按照1：1的比例打印出髖關(guān)節(jié)模型，然后根據(jù)模型，設(shè)計合適的導(dǎo)向器，再通過3D打印機(jī)打印。”每個髖關(guān)節(jié)的模型都是個性化的，不同的形狀，設(shè)計的導(dǎo)向器也是唯一的。這個長約10厘米的類似馬蹄形磁鐵的條狀物和另外類似半圓形的條狀物，就是導(dǎo)向器�！翱粗�簡單，設(shè)計還是挺難的，豎著的導(dǎo)板不能太長，又不能太短，太長放不進(jìn)去，太短了又會被肌肉阻擋。”橫著的導(dǎo)板要和患者的髖關(guān)節(jié)無縫對接，且要在同一水平面，不能前凸也不能凹，力度要剛剛好�！皺M導(dǎo)板的長度不能超過髖臼杯的一半，例如髖臼假體直徑4cm，橫導(dǎo)板就不能超過2cm，太長會阻擋醫(yī)生的手術(shù)�！�

主攻技術(shù)產(chǎn)品的D rGekLim并沒有太多的骨科實踐經(jīng)歷，第一次的制作，被劉效仿一針見血地指出了弊端。“第一次的橫導(dǎo)板，我們設(shè)計的是圓形的，劉院一看到就說，這個不能用到臨床上，設(shè)計人員太閉門造車了。”劉效仿建議導(dǎo)板要短一點，不能妨礙醫(yī)生手術(shù)，但是也不能太短，被肌肉阻隔放不進(jìn)去。DrGekLim根據(jù)劉效仿的建議，對導(dǎo)向器長度等進(jìn)行了改進(jìn)，第二套的導(dǎo)向器獲得了劉效仿的認(rèn)可，劉又提出了進(jìn)一步的修改建議。

48小時定制出個性化“導(dǎo)向器”
經(jīng)過兩次的磨合后，2016年7月份的一例手術(shù)提供了一個極好的實踐檢驗機(jī)會。劉效仿覺得時機(jī)已經(jīng)成熟，決定應(yīng)用導(dǎo)向器來做�！爸苡^明主任給我的時間很緊。因為手術(shù)多，我必須在48小時之內(nèi)做出一套個性化的導(dǎo)向器，送到醫(yī)院消毒。”DrGekLim拿到醫(yī)院給的患者影像圖后，在48小時內(nèi)完成建模、導(dǎo)向器的設(shè)計，3D打印導(dǎo)向器和模型，然后送到佛山市中醫(yī)院消毒。

最終，劉效仿和周觀明使用3D打印個性化人工髖臼杯植入導(dǎo)向器實施了第一例全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，手術(shù)很順利也很成功。8月份，劉效仿在全國的骨科國際會議上分享了這項新的技術(shù)。11月份，周觀明在COA國際會議上也分享了這項新技術(shù)。截至目前，佛山市中醫(yī)院共成功通過導(dǎo)向杯實施了4例“全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)”，都達(dá)到高精準(zhǔn)度。

24歲李小米是這個新技術(shù)的4個受益者之一，此前她因雙側(cè)髖關(guān)節(jié)疼痛，影響到了正常的走路，去年底在佛山市中醫(yī)院接受了“雙側(cè)全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)”，如今已可棄拐正常行走。手術(shù)后結(jié)果顯示，植入她體內(nèi)的人工髖臼外展角右髖為41°，左髖為39 .8°，均與術(shù)前規(guī)劃的40°相差小于2°，實現(xiàn)了高度精準(zhǔn)植入�！巴ㄟ^這個導(dǎo)向器植入，可以最大可能地避免因植入精度不準(zhǔn)而可能造成的髖臼假體脫落或者磨損，減少翻修的幾率�！敝苡^明說。

而對于DrGek Lim，導(dǎo)向器的成功不僅是事業(yè)上的成功，在她看來能夠運(yùn)用高科技對醫(yī)生看病手術(shù)進(jìn)行幫助，非常有意義。“接來下我們計劃開展100例臨床實驗，并且收集數(shù)據(jù)，做成數(shù)據(jù)庫，看看能有什么發(fā)現(xiàn)�！盌rGekLim目前在佛山注冊了一家公司，主要負(fù)責(zé)3D打印髖臼假體植入導(dǎo)向器的業(yè)務(wù)。而對于佛山市中醫(yī)院來說，3D打印導(dǎo)向器的成功也給他們提供了更多的啟發(fā)和思路，劉效仿以及他的團(tuán)隊正在考慮如何將這項高科技應(yīng)用到骨科的其他手術(shù)中。

來源:南方都市
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