賀正文 黃 海

吉首大學(xué)附屬第六醫(yī)院,貴州省銅仁市 554300

隨著國內(nèi)經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展和工業(yè)化程度的提高,城市化進(jìn)程加快,交通傷與高處墜落傷等高能量損傷事故頻發(fā),致使我國骨盆骨折發(fā)病率約占全身骨折的3%。骨盆三維結(jié)構(gòu)復(fù)雜且毗鄰重要的血管神經(jīng)及臟器,因此骨盆骨折手術(shù)救治難度大,手術(shù)風(fēng)險極高。傳統(tǒng)手術(shù)術(shù)中暴露困難,缺乏可視化設(shè)備和立體視觸感,對主刀醫(yī)生的空間定向能力提出了更高要求,過度依賴醫(yī)生經(jīng)驗,全憑術(shù)者目測與手感。同時需多次透視,手術(shù)時間長、創(chuàng)傷大、出血多,精確性低,容易導(dǎo)致醫(yī)源性損傷,增加并發(fā)癥發(fā)生率,處理不當(dāng)可加重創(chuàng)傷,給患者帶來嚴(yán)重后果,甚至死亡,因此骨盆骨折診治是創(chuàng)傷骨科臨床最棘手的問題之一,骨盆骨折修復(fù)在骨科手術(shù)中具有極大的挑戰(zhàn)性[1]。提高骨盆骨折手術(shù)安全性、精準(zhǔn)性已成為臨床亟待解決的問題,因此需尋求一種新的手術(shù)器械,改變傳統(tǒng)手術(shù)方式,使骨盆創(chuàng)傷患者能及時、安全、有效得到救治,加速康復(fù),最大限度恢復(fù)肢體功能,重返工作崗位,降低致殘、致死等并發(fā)癥發(fā)生率,提高患者就醫(yī)體驗和滿意度,已經(jīng)成為臨床骨科醫(yī)生及科研人員不斷探索的課題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,3D打印技術(shù)與醫(yī)療行業(yè)深度融合,通過計算機軟件進(jìn)行三維重建,3D打印設(shè)備打印出目標(biāo)物體,進(jìn)行個性化定制制備3D打印導(dǎo)板,3D打印導(dǎo)板應(yīng)用于臨床突破了虛擬設(shè)計難以落實于骨科手術(shù)的瓶頸,準(zhǔn)確定位點、線、方向和深度,輔助鉆孔、置釘、截骨、對位等操作實現(xiàn)骨科精準(zhǔn)醫(yī)療,使骨科手術(shù)借助3D打印導(dǎo)板技術(shù)實現(xiàn)微創(chuàng)化,在降低手術(shù)難度、控制手術(shù)風(fēng)險、提高療效、加速康復(fù)進(jìn)程等諸多方面起到積極重要的作用,大幅提升醫(yī)療機構(gòu)的臨床救治水平。

1 3D打印導(dǎo)板的產(chǎn)生與發(fā)展

美國Charles Hull被譽為三維打印的先驅(qū),于1984年率先開發(fā)了STL(Stereolithography,立體光刻)文件,2年后開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機并申請了專利,創(chuàng)辦了名為3D Systems的公司,專注于3D打印技術(shù)的開發(fā)。麻省理工學(xué)院教授 Emanual Sachs于1993年首創(chuàng)一種制造工藝3D噴印技術(shù),又稱直接數(shù)字制造,改變了傳統(tǒng)的零件設(shè)計模式,通過噴射納米級物質(zhì)來創(chuàng)建三維結(jié)構(gòu),由概念設(shè)計轉(zhuǎn)向模型設(shè)計,可用于制造機器零件到人體器官的任何物體。3D打印技術(shù)也稱為增材制造技術(shù)或快速成型技術(shù),是對零件形狀的復(fù)雜程度沒有限制,能夠快速制造出三維實體模型的先進(jìn)制造技術(shù)[2]。1993年基于CT數(shù)據(jù)規(guī)劃和計算機輔助設(shè)計的個體化椎弓根定位導(dǎo)板研制成功并通過尸體可行性研究。1993—1995年間個體化導(dǎo)板與機器人結(jié)合的首次概念研究,精準(zhǔn)引導(dǎo)規(guī)劃椎弓根通道。1996年基于計算機輔助設(shè)計的椎板限深導(dǎo)板問世。2000—2001年首次采用個體化導(dǎo)板和術(shù)前圖像規(guī)劃制造系統(tǒng)設(shè)計制造全膝關(guān)節(jié)置換導(dǎo)板。如今大眾對醫(yī)療效果意識的不斷提升,對手術(shù)精確性提出了更高要求,使傳統(tǒng)骨科手術(shù)遇到了前所未有的挑戰(zhàn),個體差異使得傳統(tǒng)手術(shù)器械無法滿足日益增長的醫(yī)療需求,3D打印導(dǎo)板技術(shù)的產(chǎn)生符合現(xiàn)代骨科學(xué)時代的發(fā)展需求,為骨科精準(zhǔn)醫(yī)療提供了條件,計算機技術(shù)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展為臨床提供了精確的解剖、三維成像觀察的工具,骨科治療手段在數(shù)字化技術(shù)的支持下發(fā)生了巨大變化,正朝著精確化、個性化、微創(chuàng)化發(fā)展。隨著3D打印設(shè)備及材料學(xué)的進(jìn)步,3D打印導(dǎo)板技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展,在個性化人工膝關(guān)節(jié)置換、骨折輔助復(fù)位置釘、髖臼周圍截骨等諸多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,減少了術(shù)中透視或無須透視,減少醫(yī)患輻射暴露及傷害,簡化手術(shù)操作,縮短手術(shù)時間,減少出血、麻醉風(fēng)險,有力提高手術(shù)精準(zhǔn)度。我國于2020年6月實施了《增材制造(3D打印)定制式骨科手術(shù)導(dǎo)板》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),由陸聲、馮強等專家起草。隨著臨床應(yīng)用不斷推廣,各級醫(yī)院對使用3D打印導(dǎo)板在微創(chuàng)條件下實施骨科手術(shù)持肯定積極態(tài)度,相關(guān)報道在3D打印導(dǎo)板的幫助下,閉合復(fù)位使用髂骶螺釘固定來穩(wěn)定骨盆環(huán)后環(huán)斷裂是可行和安全的,除此之外,骨科微創(chuàng)技術(shù)在3D打印導(dǎo)板輔助下治療脊柱、關(guān)節(jié)、矯形、骨腫瘤等亞?？萍膊》矫嬗辛速|(zhì)的飛躍,突破了原有技術(shù)瓶頸,導(dǎo)板有極大的推廣應(yīng)用價值,將在骨科手術(shù)各個環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。

2 3D打印導(dǎo)板的制備步驟

3D打印導(dǎo)板是根據(jù)術(shù)中需要而采用人體解剖學(xué)、現(xiàn)代影像學(xué)、計算機輔助設(shè)計、3D打印設(shè)備制備的一種個性化手術(shù)器械,是根據(jù)3D打印技術(shù)的逆向工程原理設(shè)計的放置工具,能夠為臨床醫(yī)生提供更加精準(zhǔn)、高效的手術(shù)幫助。目前3D打印導(dǎo)板已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)影像計算領(lǐng)域的熱點,通過CT、MRI等成像設(shè)備掃描患者完成源數(shù)據(jù)采集,技術(shù)人員通過后處理工具及布爾運算算法,分割轉(zhuǎn)換興趣區(qū)域,重建臨床需求,完成多平面重構(gòu)及模型3D重建。然而相關(guān)工程師在三維重建模型基礎(chǔ)上設(shè)計出相應(yīng)曲面,使其能夠很好地貼附于術(shù)中顯露的骨面,貼附位置具有唯一性,即導(dǎo)板固定后不易移動位置,因此骨骼表面的唯一性結(jié)構(gòu)是導(dǎo)板設(shè)計的關(guān)鍵[3]。下一步結(jié)合臨床需求,利用手術(shù)計劃軟件與術(shù)者確定手術(shù)方案,處理手術(shù)入路、顯露范圍、位置、深度、方向等關(guān)鍵參數(shù),完成導(dǎo)航裝置設(shè)計,如為釘?shù)缹?dǎo)板可對固定螺釘?shù)淖罴验L度及直徑做出最終選擇,最后用相應(yīng)的材料通過3D打印技術(shù)創(chuàng)建出實體。

3 3D打印導(dǎo)板在骨盆骨折手術(shù)中的臨床應(yīng)用

3.1 骨盆的生理解剖 骨盆位于軀干下部,是連接軀干和下肢的重要結(jié)構(gòu),站和坐時都需承受載荷。骨盆主要由兩側(cè)的髂骨、坐骨、恥骨及骶尾骨組成的閉合性環(huán)形骨性結(jié)構(gòu),分為前環(huán)和后環(huán),再以骶棘韌帶、骶結(jié)節(jié)韌帶等連接成盆狀結(jié)構(gòu)。骨盆前環(huán)穩(wěn)定性來源于雙側(cè)恥骨上下支、恥骨聯(lián)合及周圍韌帶,而后環(huán)穩(wěn)定性主要由雙側(cè)的髂骨、骶骨、骶髂關(guān)節(jié)、骶髂復(fù)合體提供,骶髂關(guān)節(jié)周圍富含致密的韌帶組織,起到骨盆穩(wěn)定性。其中相應(yīng)韌帶還對骨盆穩(wěn)定性起到緩沖作用,例如骶髂關(guān)節(jié)前韌帶在前后擠壓性損傷中抵抗外旋暴力,骶棘韌帶和骶結(jié)節(jié)韌帶位于骶髂關(guān)節(jié)前方,可以抵抗垂直剪切及外旋力,對維持骨盆穩(wěn)定性提供重要作用。骨盆的血液供應(yīng)主要由髂內(nèi)動脈及分支供應(yīng),臟支、壁支血管之間存在大量交通、吻合支,其中“死亡冠”血管由閉孔血管與髂外動脈或陰部內(nèi)動脈與靜脈交通支構(gòu)成,損傷后可出現(xiàn)致命性大出血,甚至死亡。同時與血管伴行存在的還有神經(jīng)及盆腔臟器,加之個體差異,所以骨盆結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜。

3.2 骨盆骨折的特點及常用臨床分型 骨盆骨折常由于交通傷、高處墜落傷等高能量暴力撞擊所致,多伴隨多部位、多系統(tǒng)損傷,常合并血流動力學(xué)不穩(wěn)定,具有極高的致殘率和致死率,嚴(yán)重威脅人類健康。鑒于骨盆三維結(jié)構(gòu)復(fù)雜,毗鄰許多大血管、神經(jīng)干及臟器,周圍血運豐富,手術(shù)難度大,風(fēng)險高,既往多采取保守治療,常遺留畸形愈合、下肢不等長、功能障礙等諸多并發(fā)癥。對于骨盆前后環(huán)骨折,因其嚴(yán)重影響骨盆環(huán)穩(wěn)定性,非手術(shù)治療效果差,并發(fā)癥發(fā)生率高,早期以控制出血、搶救生命和治療合并癥為首要原則,后期需要復(fù)位和固定,手術(shù)治療已在臨床上達(dá)成共識,復(fù)位堅強內(nèi)固定已經(jīng)成為治療骨盆骨折的金標(biāo)準(zhǔn)。

目前臨床廣泛應(yīng)用的骨盆骨折分型主要有Tile分型和Young-Burgess分型。Tile分型是根據(jù)骨盆受力機制與穩(wěn)定性關(guān)系進(jìn)行劃分,共分為3大類,即A、B、C三型,A型為穩(wěn)定型骨折,不涉及骨盆環(huán),A1型不涉及骨盆環(huán)的骨折,A2型骨盆環(huán)穩(wěn)定,輕度移位;B型為旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定、垂直穩(wěn)定型,分3個亞型,B1型開書樣損傷,B2型側(cè)方壓縮,同側(cè)骨折,B3型側(cè)方壓縮對側(cè)骨折(桶柄樣損傷);C型為旋轉(zhuǎn)、垂直均不穩(wěn)定型,分3個亞型,C1型單側(cè)后環(huán)損傷,C2型雙側(cè)后環(huán)損傷,C3型后環(huán)合并髖臼骨折。Young和Burgess結(jié)合患者損傷機制在Tile、Pennal等人基礎(chǔ)上提出一種更為適合臨床的分型即Young-Burgess分型。將骨盆骨折根據(jù)暴力方向分為側(cè)方壓縮損傷(LC型)、前后壓縮損傷(APC型)、縱向剪切損傷(VS型)、混合外力型損傷(CM型),前兩者根據(jù)程度又分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級,Young-Burgess分型多用于急診評估患者病情嚴(yán)重程度及判斷血管損傷風(fēng)險。上述2種骨盆骨折分型對臨床治療方法的選擇及預(yù)后評估有重要意義。

3.3 3D打印導(dǎo)板輔助治療骨盆骨折 骨盆區(qū)域解剖復(fù)雜,血管神經(jīng)豐富,傳統(tǒng)手術(shù)對患者損傷較大,目前3D打印導(dǎo)板微創(chuàng)治療骨盆骨折受到越來越多醫(yī)生的青睞。在骨盆骨折手術(shù)中使用的3D打印導(dǎo)板主要類型為釘?shù)缹?dǎo)板。該類導(dǎo)板主要應(yīng)用于引導(dǎo)術(shù)中精準(zhǔn)置釘,提高置釘效率,避免無效置釘、反復(fù)置釘,改善螺釘置入狀況,包括定位、定向、定深,骨盆區(qū)域毗鄰重要血管神經(jīng)及臟器,如螺釘進(jìn)釘點、置釘方向與角度產(chǎn)生明顯偏差,螺釘直接穿出骨盆皮質(zhì),大大降低螺釘把持力,影響固定強度,甚至螺釘失效,存在損傷動脈及臟器可能,甚至出現(xiàn)致命并發(fā)癥。

3D打印導(dǎo)板可較為全面制定術(shù)前規(guī)劃并獲得最優(yōu)化的方案,更好地制定手術(shù)具體操作過程,使手術(shù)方式更佳、精準(zhǔn)、安全。術(shù)者按術(shù)前規(guī)劃進(jìn)行定位、定點,精確引導(dǎo)釘?shù)婪较蚝蜕疃?顯著提高手術(shù)操作的精準(zhǔn)性和安全性,使手術(shù)微創(chuàng)、簡單化,優(yōu)化手術(shù)方案,降低手術(shù)風(fēng)險的同時提高手術(shù)成功率。為確保手術(shù)的順利實施,對3D導(dǎo)板的精準(zhǔn)性提出更高要求,應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)使導(dǎo)板更接近實體解剖,精確度大幅度提升。楊光等[4]研究基于圖像灰度的層間插值算法,使原始數(shù)據(jù)層之間平緩過渡,可以獲得完整、光順的骨盆3D模型和3D手術(shù)導(dǎo)板,極大提高了手術(shù)安全性和精準(zhǔn)性,可以預(yù)見性地、完美地處理手術(shù)中遇到的相關(guān)問題。國內(nèi)研究表明3D打印引導(dǎo)模板有助于在成年尸體的骨盆中準(zhǔn)確放置導(dǎo)板和螺釘。骨盆通道螺釘技術(shù)在微創(chuàng)治療骨盆骨折方面獨具優(yōu)勢,可獲得更好的生物力學(xué)性能,然而要實現(xiàn)安全準(zhǔn)確置釘,需要經(jīng)驗豐富、技術(shù)熟練的骨科醫(yī)師,在清晰、準(zhǔn)確的X線反復(fù)多角度透視下才可以考慮開展,因有很長的學(xué)習(xí)曲線,故導(dǎo)板的應(yīng)用可彌補上述短板,縮短年輕醫(yī)生的學(xué)習(xí)曲線。

目前手術(shù)導(dǎo)板可分為體內(nèi)和體外[5],在骨盆骨折手術(shù)中導(dǎo)板主要應(yīng)用于骶髂關(guān)節(jié)、骨盆前環(huán)及髖臼壁骨折[6]等方面。體內(nèi)導(dǎo)板將導(dǎo)板置于體內(nèi)骨性標(biāo)志上引導(dǎo)術(shù)者置釘,Wu等[7]對3D打印導(dǎo)板技術(shù)與X線透視引導(dǎo)下骶髂螺釘置入進(jìn)行對比研究,分析各枚螺釘植入與透視時間,結(jié)果表明置釘導(dǎo)板可實現(xiàn)精準(zhǔn)置釘,與傳統(tǒng)手術(shù)相比,縮短手術(shù)時間,降低醫(yī)患X線暴露次數(shù)。陽宏奇等[8]對3D打印導(dǎo)板輔助治療不穩(wěn)定型骨盆骨折研究,證實術(shù)中采用3D導(dǎo)板輔助置釘未出現(xiàn)血管神經(jīng)等副損傷,螺釘置入軌跡優(yōu)良,顯著提高置釘精確性,降低螺釘穿出損傷血管神經(jīng)風(fēng)險。體內(nèi)導(dǎo)板需要根據(jù)受傷部位骨表面的信息進(jìn)行匹配,術(shù)中需精確、徹底地剝離局部軟組織,暴露骨性標(biāo)志,導(dǎo)板與骨性標(biāo)志貼附的好壞是手術(shù)成功的關(guān)鍵[9]。馬宇龍等[10]報道術(shù)中應(yīng)用導(dǎo)航模板輔助植入螺釘,術(shù)者徹底清除預(yù)設(shè)區(qū)域骨面并緊密貼附導(dǎo)板達(dá)到術(shù)前規(guī)劃要求,沿導(dǎo)板指引方向置釘,術(shù)后復(fù)片螺釘位置滿意。此類導(dǎo)板使用過程中,若術(shù)者不具備足夠放置導(dǎo)板的手術(shù)經(jīng)驗,需犧牲骨折部位一定的軟組織保護(hù)來達(dá)到3D打印導(dǎo)板與骨折部位骨面完全貼合。相較于體內(nèi)導(dǎo)板,應(yīng)用體外導(dǎo)板可以有效避免切開復(fù)位造成的軟組織剝離。曾參軍等[11]術(shù)前將骨盆骨折利用計算機輔助設(shè)計進(jìn)行三維復(fù)位后重建出骨盆3D修復(fù)模型,并在模型上預(yù)彎鋼板、設(shè)計置釘軌跡,稱之為三維模型導(dǎo)板,預(yù)彎的鋼板可以輔助指引術(shù)中骨折復(fù)位。Matev ?等[12]通過測試3D打印植入物對髖臼骨折模型復(fù)位準(zhǔn)確性的影響,得出個性化導(dǎo)板有助于精確復(fù)位骨折。姚升等[13]的研究證實3D打印個性化體外導(dǎo)板輔助置釘能減少術(shù)中透視次數(shù)、縮短手術(shù)時間、提高置釘精度,為骨盆、髖臼骨折微創(chuàng)治療提供了一種新思路。朱春翼等[14]的研究認(rèn)為數(shù)字化結(jié)合3D打印個體化導(dǎo)板能滿足手術(shù)的個體化需求,在手術(shù)中能夠準(zhǔn)確還原術(shù)前設(shè)計,完美順利實施手術(shù)。陶星光等[15]報道指出利用計算機輔助設(shè)計、3D打印技術(shù)打印的個體化骨盆模型及手術(shù)導(dǎo)板,每枚螺釘置入時間為5.1～17.5min,平均10.3min,每枚螺釘?shù)耐敢暣螖?shù)為6～16次,平均9次,可精確置入骶髂螺釘,縮短手術(shù)進(jìn)程,降低相關(guān)人員射線暴露風(fēng)險。在骶髂關(guān)節(jié)復(fù)合體損傷方面,外部模板為經(jīng)皮骶髂螺釘插入提供了準(zhǔn)確安全的導(dǎo)航工作,可以減少手術(shù)時間和輻射暴露[16]。劉毅等[17]采用3D打印導(dǎo)板引導(dǎo)骶髂螺釘置釘治療5例骨盆后環(huán)骶髂關(guān)節(jié)復(fù)合體損傷患者,術(shù)前進(jìn)行模擬試驗,進(jìn)行置釘規(guī)劃,術(shù)前螺釘模擬螺釘軌跡與術(shù)后實際螺釘軌跡高度一致,研究表明3D打印導(dǎo)板輔助骶髂螺釘置釘可簡化傳統(tǒng)程序,手術(shù)簡便、快速,精準(zhǔn)置入,安全性高,減少出血,術(shù)后優(yōu)良率高,療效確切,更精準(zhǔn)微創(chuàng),促進(jìn)快速康復(fù)。

綜上所述,應(yīng)用數(shù)字技術(shù),準(zhǔn)確合理設(shè)計制造的骨科3D手術(shù)導(dǎo)板,可準(zhǔn)確無誤實施于手術(shù)中,解決內(nèi)固定物精準(zhǔn)置入的難題,減少手術(shù)時間及術(shù)中出血,避免副損傷,減少透視頻次,可有效規(guī)避醫(yī)患輻射暴露風(fēng)險,最大限度改善患者預(yù)后。隨著科技的進(jìn)步,導(dǎo)板制備難度降低,值得并有望在不久的將來廣泛應(yīng)用于臨床。

4 3D打印導(dǎo)板的優(yōu)勢

既往傳統(tǒng)定位器械在骨科手術(shù)中占據(jù)主導(dǎo)地位,但由于對精度要求較高的手術(shù)存在一些弊端,已難以滿足臨床需求,雖然計算機輔助導(dǎo)航已經(jīng)投入臨床多年,但其設(shè)備復(fù)雜、價格昂貴,難以在基層醫(yī)院推廣使用,并且具有較長的學(xué)習(xí)曲線,同時計算機導(dǎo)航技術(shù)操作復(fù)雜,術(shù)中有大量輻射暴露,定位精度存在一定的瑕疵,尚存在諸多爭議,難以滿足患者需求,不利于全面推廣。3D打印導(dǎo)板作為一種個性化技術(shù),可以為患者量身定制專用導(dǎo)航模板,導(dǎo)板應(yīng)用于臨床目前療效確切[18],成本低于計算機輔助導(dǎo)航系統(tǒng),相較于后者優(yōu)勢明顯,因其價格相對低廉,同時在骨科手術(shù)中使用便捷,簡化手術(shù)過程,大幅縮短手術(shù)、麻醉時間,使手術(shù)微創(chuàng)化,加速患者康復(fù),減少術(shù)中出血及輻射,減少手術(shù)誤差范圍來提高手術(shù)成功率[19],術(shù)后錯位率、翻修率低。術(shù)者參與導(dǎo)板的研發(fā)設(shè)計,術(shù)前主刀醫(yī)生及助手可多次進(jìn)行手術(shù)預(yù)演,能夠獲取最優(yōu)手術(shù)方案,按部就班實施手術(shù),做到有條不紊,隨時參考模型及導(dǎo)板,可有效縮短低年資醫(yī)生學(xué)習(xí)復(fù)雜骨科的手術(shù)過程。另外,3D打印實物模型提供多元感官體驗促進(jìn)有效溝通,促使患者診療過程中有更好的依從性,增加醫(yī)患互信,提高術(shù)前醫(yī)患溝通效果,增進(jìn)患者及家屬的理解與合作,減少醫(yī)患矛盾,避免醫(yī)療糾紛。

5 3D打印導(dǎo)板的不足之處

3D打印導(dǎo)板技術(shù)應(yīng)用于創(chuàng)傷、關(guān)節(jié)、脊柱、矯形、骨腫瘤等骨科亞?？祁I(lǐng)域,取得了顯著療效,但仍然存在諸多不足之處,限制其發(fā)展。3D打印實驗室的建立及工程師培訓(xùn)需要投入大量資金,導(dǎo)板的單獨設(shè)計需要軟件的支持,技術(shù)人員需較長的學(xué)習(xí)曲線來掌握軟件操作,現(xiàn)階段導(dǎo)板所需的材料昂貴,增加了患者的經(jīng)濟負(fù)擔(dān),致使臨床接受度不高,并且設(shè)計制備時需使用獨特而復(fù)雜的軟件程序,要耗費一定的時間,周期長,難以滿足急診手術(shù)患者的需求。理論上導(dǎo)板可以實現(xiàn)與手術(shù)部位精確貼服,但在具體手術(shù)操作過程中不同術(shù)者在放置導(dǎo)板時,仍然存在軟組織滑移,導(dǎo)致對位面缺乏穩(wěn)定性等問題,3D打印導(dǎo)板不能實現(xiàn)精確匹配,不能實現(xiàn)螺釘精確植入,偏離預(yù)期軌跡,需手術(shù)醫(yī)生累積一定的導(dǎo)板放置經(jīng)驗,同時需術(shù)者增加軟組織剝離,加大醫(yī)源性損傷,增加術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率。3D打印需要生物工程、材料科學(xué)、影像學(xué)處理、計算機等專業(yè)人員相互協(xié)作,基層醫(yī)院人力資源匱乏,缺乏醫(yī)工結(jié)合型人才,臨床推廣受限。骨科手術(shù)導(dǎo)板需耐高溫消毒,具有一定的強度,目前能夠用于3D打印的材料不多,鈦合金模板價格昂貴,對打印設(shè)備要求高,現(xiàn)有打印設(shè)備多采用樹脂制備導(dǎo)板,存在打印精度誤差、易損壞變形等問題,并且現(xiàn)階段我國缺乏相應(yīng)的國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和健全的法律法規(guī),無行業(yè)參考體系,產(chǎn)品質(zhì)量沒有保障。

6 展望

隨著對CT數(shù)據(jù)重建物理模型等醫(yī)學(xué)成像方法的熟練運用,以及機器學(xué)習(xí)的發(fā)展,解剖分割變得容易,3D打印導(dǎo)板已成為現(xiàn)代骨科手術(shù)的重要補充技術(shù)之一,3D打印在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用得到空前發(fā)展,創(chuàng)傷骨科手術(shù)中增材制造的未來一片光明。3D打印導(dǎo)板輔助手術(shù)在治療骨折方面更有效,相關(guān)導(dǎo)板理論體系日趨成熟和完善,隨著技術(shù)的進(jìn)步,經(jīng)濟性將得到改善,制造過程中產(chǎn)生廢料減少,節(jié)省了醫(yī)療資源。相比計算機輔助導(dǎo)航而言,3D打印骨科手術(shù)導(dǎo)板更符合現(xiàn)階段醫(yī)療現(xiàn)狀,隨著5G、云技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析的發(fā)展,各級醫(yī)院無須配備圖像處理、建模、設(shè)計等軟件操作人員,無須購置3D打印設(shè)備,可實現(xiàn)導(dǎo)板制備,隨著科技進(jìn)步未來可實現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)板體積小、重量輕、材料成本低廉。2013年在美國的TED會議上麻省理工學(xué)院Tibbits首次提出4D打印概念,在生物醫(yī)療領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值和巨大的應(yīng)用前景[20],智能材料的3D打印成形件在外界的刺激下,隨著時間進(jìn)行形狀、性能和功能的變化。隨著4D打印時代到來,未來導(dǎo)板能實現(xiàn)隨著時間的推移來改變其形狀、性能及功能,滿足患者臨床需求,減少二次手術(shù)。相信在不久的將來,隨著生物工程、材料科學(xué)、機械設(shè)計、影像處理及臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科的快速發(fā)展,骨科手術(shù)導(dǎo)板應(yīng)用于臨床實踐的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、政策法規(guī)將不斷健全和完善,建立統(tǒng)一的質(zhì)量評價體系,導(dǎo)板從設(shè)計、制造到使用都將實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,3D打印導(dǎo)板技術(shù)在骨科手術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒌玫礁蟮耐卣?造福廣大患者。