3D打印手術(shù)導(dǎo)板助力整形業(yè)

中國美容行業(yè)是繼房地產(chǎn)、汽車、旅游、電子通訊之后的五大消費熱點，且日益散發(fā)出的誘人前景。隨著人們對精神生活要求的提高，擁有一個美麗的外貌無論是從增加自信以及更加有助于提升生活品質(zhì)來說，選擇整容是個不錯的選擇，據(jù)不完全統(tǒng)計目前中國每年的整容手術(shù)實施次數(shù)已經(jīng)達(dá)到千萬級別。那么問題來了，整容真的可以讓我們絕對變得美麗么？ 客觀的說，結(jié)果離現(xiàn)實還是有距離的。

對于我們來說，整容大國的“風(fēng)扇大媽”曾將讓很多人聞?wù)�而色變，在整容大國還是如此，何況是其他呢？

其實，整容就像是雕刻作畫一樣，藝術(shù)家們靠靈感與手感來完成心目中的作品，而醫(yī)生們用手術(shù)刀完成你心目中的作品。

但是，手術(shù)畢竟關(guān)系著我們的身心健康，正如如今的機器人手術(shù)一樣，人們心中充滿恐懼，何況于感覺二字？

怎樣才能精準(zhǔn)的完成一臺手術(shù)呢？除了醫(yī)生的經(jīng)驗和技術(shù)，在復(fù)雜手術(shù)中使用3D打印的手術(shù)導(dǎo)板也是實現(xiàn)精準(zhǔn)手術(shù)的保證。

今天南極熊讓你了解北京協(xié)和整形醫(yī)院是怎樣借助3D打印手術(shù)導(dǎo)板成功完成一臺面部重建手術(shù)的。

手術(shù)詳解

1手術(shù)挑戰(zhàn)與風(fēng)險

在這臺手術(shù)中，醫(yī)生需要切掉下巴骨骼，并使用植入物將切下的骨骼重新固定到指定位置。手術(shù)過程中既要做到面部組織、神經(jīng)不受損傷，又要保證患者面部的修復(fù)效果，手術(shù)的難度和不確定性非常高。面對這樣的復(fù)雜手術(shù)，如果僅依靠醫(yī)生的經(jīng)驗和技術(shù)，無疑是一個很大的挑戰(zhàn)。因此，醫(yī)療團(tuán)隊使用手術(shù)導(dǎo)板作為切割和固定骨骼的工具，提高手術(shù)精準(zhǔn)性、降低風(fēng)險。

2采用即刻叁三維手術(shù)指導(dǎo)

術(shù)前，根據(jù)患者的CT影像使用即刻叁三維轉(zhuǎn)換技術(shù)，將平面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維立體模型，在這個模型上進(jìn)行精確計算模擬切割并根據(jù)最優(yōu)切割效果進(jìn)行智能導(dǎo)板生成。

3導(dǎo)板輸出

4手術(shù)使用

暈血者請做好準(zhǔn)備！

到此，3D手術(shù)導(dǎo)板輔助手術(shù)主體工作完美收官！各位熊熊可以看出，在精確制導(dǎo)下，手術(shù)變得更加準(zhǔn)確可控。其失誤及風(fēng)險也降到了一個極低的程度，還有哦，手術(shù)時間也縮短了三分之二哦！經(jīng)過南極熊的分說，3D手術(shù)導(dǎo)板與傳統(tǒng)手術(shù)相比的有何優(yōu)略一目了然！

即刻叁醫(yī)療平臺

即刻叁醫(yī)療平臺充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，創(chuàng)新機制，有效資源整合，為醫(yī)生提供全新的診療技術(shù)服務(wù)。即刻叁醫(yī)療平臺通過醫(yī)學(xué)成像信息（如CT、MRI、PET），智能還原、重構(gòu)目標(biāo)器官的三維場景，在此基礎(chǔ)上基于互聯(lián)網(wǎng)移動端展示技術(shù)為醫(yī)生之間及醫(yī)患之間搭建一種更高效更專業(yè)的遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)診斷平臺及醫(yī)療三維模型庫。

即刻叁醫(yī)療平臺為北京即刻叁醫(yī)療成像技術(shù)服務(wù)有限公司搭建醫(yī)療影像數(shù)據(jù)平臺，即刻叁深耕3D行業(yè)多年，與人社部為多所高校提供3D教學(xué)技術(shù)支持，中國3D產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟常任會員單位。中國歐美同學(xué)會醫(yī)師協(xié)會戰(zhàn)略合作伙伴，AutoDesk中國區(qū)合作伙伴，公司致力于3D技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)，整合相關(guān)行業(yè)專家，為專業(yè)醫(yī)生和病患提供了高效率、低風(fēng)險的專業(yè)工具和后臺數(shù)據(jù)服務(wù)的支持。

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3D打印導(dǎo)板在手術(shù)中的應(yīng)用


隨著3D打印技術(shù)的推廣使用，基于3D打印技術(shù)的手術(shù)導(dǎo)板設(shè)計、制作工藝孕育而生。手術(shù)方案設(shè)計是結(jié)果，而導(dǎo)板則是達(dá)到這種結(jié)果的方式，因此，導(dǎo)板是手術(shù)設(shè)計的逆向工程產(chǎn)物。在手術(shù)設(shè)計的同時，即可在設(shè)計方案的基礎(chǔ)上完成導(dǎo)板的設(shè)計，生成文件用于3D打印加工。加工好的導(dǎo)板能夠在手術(shù)過程中還原手術(shù)設(shè)計方案，引導(dǎo)手術(shù)者順利的按照手術(shù)前的設(shè)計進(jìn)行手術(shù)操作。

材料與方法
1納入標(biāo)準(zhǔn)及手術(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

　　手術(shù)前對手術(shù)所操作部位進(jìn)行薄層CT平掃，層距要求0.625mm，必要時同時掃面健側(cè)骨組織，將掃描所得的數(shù)據(jù)以Dicom3.0格式存儲與移動介質(zhì)(光盤或移動硬盤)中，轉(zhuǎn)存到手術(shù)設(shè)計所使用的電腦中，同時準(zhǔn)備MR及SPECT/CT的Dicom3.0格式文件，儲存在電腦中。

2 手術(shù)前設(shè)計及導(dǎo)板加工

　　手術(shù)設(shè)計使用Materialise Mimics 10.01，將薄層CT以lossless格式導(dǎo)入軟件，對手術(shù)區(qū)域進(jìn)行表面三維重建，結(jié)合MR、SPECT/CT等其他影像學(xué)資料協(xié)助確定腫瘤邊緣，再根據(jù)腫瘤性質(zhì)確定切除或刮除范圍。使用定位線標(biāo)記切除范圍，將骨組織與標(biāo)記線的三維模型以STL文件格式導(dǎo)入到Materialise Magics 16.0。在軟件中選取手術(shù)時能夠顯露的骨組織表面，通過逆向工程技術(shù)求得反向模型，確保導(dǎo)板模型可以直接吻合于骨表面，將標(biāo)記線的位置設(shè)計成圓孔(圖1e)，如使用金屬材質(zhì)，可設(shè)計成方形扁槽(圖2c)。重建設(shè)計需要大段異體骨時，同時在數(shù)字化骨庫中選取合適的異體骨(圖1b)，比對截骨后缺損情況設(shè)計修整方案，使用如上方法再次設(shè)計異體骨截骨導(dǎo)板。設(shè)計好的導(dǎo)板生成STL文件轉(zhuǎn)入3D打印設(shè)備。

圖1：患兒10歲，男性，右髂骨尤文肉瘤。

圖說 1a手術(shù)前MR,1b匹配的異體骨,1c設(shè)計的截骨形態(tài),1d截骨標(biāo)記線,1e導(dǎo)板設(shè)計方案,
1f導(dǎo)板在異體骨表面貼附情況,1g切除的腫瘤與修整好的異體骨,1h手術(shù)后骨盆平片可見
腫瘤切除完整，重建穩(wěn)定。

圖2：患兒6歲，男性，右肱骨近端骨軟骨瘤。



圖說 2a手術(shù)前X線片，可見右肱骨外側(cè)骨軟骨瘤;
2b手術(shù)設(shè)計切除腫瘤并最大程度保留骨骺，并設(shè)計金屬導(dǎo)板;
2c3D打印加工好的金屬導(dǎo)板及ABS試模;2d術(shù)中導(dǎo)板引導(dǎo)擺鋸截骨;
2e腫瘤切除后驗證，可見按手術(shù)設(shè)計完整切除;
2f術(shù)后X線片可見腫瘤切除徹底，重建穩(wěn)定。

　　本研究使用的4種3D打印技術(shù)設(shè)備分別為：熔融沉積成型 Inspire S250(北京太爾)，光固化立體成型 ProJet 3510SD(ProJet)，三維印刷工藝 ProJet 460Plus(ProJet)，選擇性激光燒結(jié) LSF-IV(西安鉑力特)，所使用材料分別對應(yīng)為ABS樹脂9例、光敏樹脂14例、石膏5例、鋁合金3例。導(dǎo)板加工完成后，使用對應(yīng)方法除去支撐材料，貼骨面及導(dǎo)孔與手術(shù)前設(shè)計方案比對無誤后，消毒封裝。

3 手術(shù)中應(yīng)用

　　手術(shù)操作按照正常流程消毒鋪無菌單，按計劃做切口并顯露骨面，將導(dǎo)板貼附于骨面后，使用克氏針將導(dǎo)板固定于骨面，再打入標(biāo)記位置所需的定位針，使用手術(shù)中透視確定克氏針位置及標(biāo)記范圍無誤差。去除導(dǎo)板，依據(jù)定位針?biāo)�指示位置進(jìn)行截骨或刮除病灶。術(shù)后重建過程中，大段異體骨的修整也按照術(shù)前計劃使用導(dǎo)板進(jìn)行。重建結(jié)束后，透視證實腫瘤切除完整、內(nèi)固定位置確實后，逐層關(guān)創(chuàng)，無菌包扎。

4 術(shù)后驗證及統(tǒng)計學(xué)分析

　　分別記錄每類導(dǎo)板的制作加工周期， stl文件交接時間起開始計時，得到去除支撐的成型導(dǎo)板結(jié)束計時，通過導(dǎo)板加工周期對比分析4種3D打印方法的效率。同時記錄術(shù)前設(shè)計時間(min)、手術(shù)時間(min)、術(shù)中透視次數(shù)等數(shù)據(jù)，選擇我院同期、同部位、同類手術(shù)作為對照組，分別使用配對T檢驗分析，統(tǒng)計分析使用SPSS19.0。手術(shù)后拍攝患者X線片及CT驗證腫瘤切除及重建效果。

結(jié)果全部31例患者均計劃進(jìn)行手術(shù)前設(shè)計、導(dǎo)板設(shè)計，并成功進(jìn)行導(dǎo)板制作，消毒合格后，應(yīng)用于手術(shù)。所有手術(shù)的骨面顯露范圍均達(dá)到手術(shù)前涉及范圍，全部導(dǎo)板均能正常安裝于骨面，其中3例在術(shù)中操作時發(fā)生導(dǎo)板斷裂變形，ABS樹脂1例，石膏2例，導(dǎo)板斷裂后，嚴(yán)重影響定位精度，轉(zhuǎn)變成按照常規(guī)方法繼續(xù)行手術(shù)治療。

3d打印導(dǎo)板優(yōu)勢與特點

   數(shù)字化的手術(shù)輔助定位系統(tǒng)，可以幫助醫(yī)生將手術(shù)前的設(shè)計方案完整、準(zhǔn)確的導(dǎo)入到手術(shù)中。目前較為流行的手術(shù)定位系統(tǒng)有：術(shù)中計算機輔助導(dǎo)航、術(shù)中導(dǎo)板等，這些輔助定位系統(tǒng)各有利弊，在不同部位的不同手術(shù)中各有優(yōu)缺點�？傮w來說，計算機輔助導(dǎo)航定位精確，術(shù)中操作靈活性強，具有很強的應(yīng)變性，術(shù)中可以給與實時的圖像支持，切除后可驗證范圍;但其硬件投資較大，操作學(xué)習(xí)曲線長，術(shù)中定位裝置的安裝會照成二次損傷。導(dǎo)板的優(yōu)勢在于設(shè)備價格低廉，術(shù)中定位準(zhǔn)確，不造成過多損傷;但對術(shù)前設(shè)計環(huán)節(jié)要求較高，設(shè)計耗時較長，且術(shù)中一旦手術(shù)方案變化，導(dǎo)板將不能繼續(xù)使用。兩種系統(tǒng)互有長處，只要能夠依據(jù)具體手術(shù)部位和方式做出選擇，就可以充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢。

　　作為一種簡單可行的方式，術(shù)中導(dǎo)板系統(tǒng)可以很好的將手術(shù)前的設(shè)計方案帶入手術(shù)中，輔助醫(yī)生按照設(shè)計完成手術(shù)操作。在手術(shù)前的個體化設(shè)計中，使用定位線可以輕松而簡單的標(biāo)記腫瘤范圍、確定截骨角度、引導(dǎo)內(nèi)固定安裝等等，但術(shù)前精確到毫米級的手術(shù)設(shè)計很難在手術(shù)時實現(xiàn)。手術(shù)導(dǎo)板的設(shè)計原理就是設(shè)計出一個曲面，使得這個曲面能夠很好的貼附于手術(shù)中顯露出的骨面，貼附應(yīng)具有位置唯一性，固定好的導(dǎo)板應(yīng)不易移動位置，同時導(dǎo)板上還帶有引導(dǎo)細(xì)克氏針的孔洞，通過引導(dǎo)，將克氏針固定于骨組織，去除導(dǎo)板后，可使用磨鉆或擺鋸進(jìn)行截骨，范圍較小的良性病變也可定位后直接使用刮勺刮除�？傊�，設(shè)計導(dǎo)板合理的導(dǎo)板可以將手術(shù)前的設(shè)計準(zhǔn)確的帶入手術(shù)中，而且隨著3D打印技術(shù)的逐步普及，導(dǎo)板的加工難度逐漸降低，因此手術(shù)導(dǎo)板技術(shù)已成為基層骨科醫(yī)生的最佳選擇。

　　手術(shù)導(dǎo)板系統(tǒng)的最重要環(huán)節(jié)是設(shè)計，在導(dǎo)板的設(shè)計階段需要同時關(guān)注幾個方面問題：1、手術(shù)方式、部位，2、顯露部位軟組織，3、加工工藝。并非所有類型手術(shù)都適合使用導(dǎo)板，要根據(jù)手術(shù)的方式?jīng)Q定是否需要手術(shù)前設(shè)計以及術(shù)中的準(zhǔn)確定位，患處骨組織的表面唯一性也是導(dǎo)板設(shè)計的關(guān)鍵，一般來說，長骨中段手術(shù)不適用導(dǎo)板。一般導(dǎo)板的設(shè)計均直接貼附于骨面，手術(shù)過程中軟組織的成功剝離尤為重要，有些手術(shù)部位的軟組織無法剝離，需要在導(dǎo)板設(shè)計階段考慮回避。導(dǎo)板的不同材質(zhì)也決定了導(dǎo)板的設(shè)計，使用ABS樹脂及石膏時，厚度應(yīng)不小于5mm，以保證強度，光敏樹脂不小于3mm，金屬可以更薄;定位孔的設(shè)計也不同，非金屬材料一般做孔引導(dǎo)克氏針，金屬導(dǎo)板因強度大可以在手術(shù)中直接引導(dǎo)擺鋸。

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