計算機輔助設計-快速成型技術在股骨近端骨折修復中的臨床應用研究.pdf

1、研究背景：
　　 在過去幾十年里,醫(yī)學影像學的發(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、手術方案的確定提供了重要的依據(jù),使得手術的安全性和手術的質(zhì)量有了明顯的提高。盡管影像學的出現(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的需要,近年來,隨著計算機圖形學、圖像學的發(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技術,并進行計算機輔助設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)生在復雜的骨科手術之前,可以根據(jù)患者的CT圖像“量身定做”出人體標本。有了模型的指導,手術之前可以充分地進行體外模擬,設計出最佳的切入路線與步驟,使得手術的風險得到有效控制,手術質(zhì)量有了明顯提高。
　　 研究目的：評估計算機輔助設計-快速成型技術應用于股骨轉子間骨折手術治療的臨床療效。

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,訓練傷3例,男20例,女10例,左側轉子間骨折19例,右側轉子間骨折11例,30例患者按入院順序交替分為常規(guī)手術組(n=15),計算機輔助組(n=15)。所有患者術前均行脛骨結節(jié)牽引,計算機輔助組術前行脛骨結節(jié)牽引而后行螺旋CT掃描并將所得患者轉子

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

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

6、印好的模型及置釘模板應用于骨科手術,精確地指導醫(yī)生手術快速精確實施,大大提高了手術的安全性,計算機輔助組平均手術時間(45.07±8.09)min,出血量(115.00±10.49)ml；常規(guī)手術組手術時間(55.67±9.53)min,出血量(143.20±17.07)ml,。常規(guī)手術組術中電透(10±1.89)次,計算機輔助手術組術中電透(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,運用計算機輔助設計-快

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

8、),兩組患者術后無一例無髖內(nèi)翻畸形及患肢短縮畸形,均達到了術前的預期效果。
　　 結論：傳統(tǒng)手術依賴于醫(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、術中醫(yī)生和患者需要反復受到射線照射等缺點。用計算機輔助設計-快速成型技術代替醫(yī)生進行手術方案的三維構思和設計比較客觀、定量,且其信息可供整個手術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備的應用,使得醫(yī)生在復雜的骨科手術

9、之前,可以根據(jù)患者的CT圖像“量身定做”出人體標本。有了置釘模板的指導,手術之前可以充分地進行體外模擬,設計出最佳的切入路線與步驟,使得手術的風險得到有效控制,利用計算機對數(shù)字化醫(yī)學影像的高速處理及控制能力,通過虛擬手術環(huán)境為骨科醫(yī)生從技術上提供支援,使手術成為更微創(chuàng)、更安全、更準確的一門新技術。計算機輔助設計-快速成型技術的發(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、手術方案的確定提供了重要的依據(jù)使得