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3D打印助力骨科精准临床应用(二)

来源:太原市奥蓝电子科技有限公司 时间:2020-09-03 14:33:22 浏览量:
案例2:胫骨平台粉碎性骨折经皮复位植骨内固定

胫骨平台粉碎性骨折并塌陷通常需做较大切口直视下复位并用大块钢板固定,损伤较大,血运破坏较多,感染机会亦随之增多。作者利用3D打印技术,一改常规切开复位钢板内固定术式,针对设计了经皮3D打印导板,精准建立起对已塌陷胫骨外侧平台的球囊复位兼植骨通道,规划并精准建立了全部螺钉的固定通道,仅用5个长仅半厘米左右的切口就又快又好地完成了取骨、复位、植骨和3枚螺钉内固定等操作,为患膝快速而完全康复打下了基础(图2)。
图2 男,44岁,右胫骨平台粉碎性骨折 (A) CT示右胫骨内、外侧平台骨折、外侧平台塌陷;(B) 设计具有胫骨平台塌陷骨块之球囊复位与植骨通道和3枚固定螺钉通道的经皮导板;(C) 术后复查膝关节正侧位X线片示骨折复位,螺钉固定恰当;(D) 术后复查CT示骨折复位,关节面平整,螺钉固定恰当;(E) 术后2年弹跳自如。

案例3:关节内骨折畸形愈合循不规整原始骨折线截骨解剖复位

关节内骨折畸形愈合并发创伤性关节后,沿原始骨折面截骨重新复位固定是挽救关节功能的唯一途径。但对胫骨远端关节线呈“Z”形的已畸形愈合的7个月的陈旧骨折,却存在着目前似乎无法逾越的障碍——胫骨远端关节外骨折线消失,术中无法辨认;关节面骨折线不规整,术中又难以直视,更不允许将踝关节脱位以方便手术操作;即使在今天通过手术导航、机器人、混合现实技术根据CT建模所还原的骨折面情况,可以指引出骨折面,但仍不具备引导骨刀进行须改变方向截骨的操作功能。

而作者所设计应用的接力式3D打印导板,不仅能找到了肉眼无法辨识的已愈合的骨折线,且能在预设的3个截骨面引导下,精准实现循关节面“Z”形骨折线对畸形愈合骨块所进行的原位截骨,从而实现了关节面骨折的解剖复位与钢板内固定,保住了踝关节(图3)。

图3 女,53岁,踝关节骨折畸形愈合并创伤性关节 (A)伤后7月CT示骨折畸形愈合;(B)伤后7月踝关节间隙狭窄,骨质疏松严重;(C) 3D打印模型示踝关节骨折线在关节面呈“Z”形;(D) 根据骨折数字模型找出3个骨折面;(E) 根据骨折模型和所找出的3个骨折面设计可拉力使用的定位导板和截骨导板;(F) 以3D打印模型和导板演练手术;(G) 术后踝关节正侧位X线片示钢板所固定的骨折呈解剖复位状态;(H)术后CT示踝关节形态已正常,关节面平整;(I) 术后4月关节活动功能接近正常。

案例4:多灶性股骨头坏死精准寻的实现髓芯减压

 

针对股骨头坏死较早期时X线难以清晰发现和辨识病灶,即使借助手术导航和机器人以及混合现实等最新技术也无法在较早期精准进行病灶修复手术的难题,作者以CT与MRI融合技术建立了股骨头坏死模型,找到了3个坏死灶,据此模型设计并3D打印了集成3个坏死灶的定位通道导板,实现了术中对全部坏死灶精准而又快速的寻的定位,为顺利完成全部病灶的刮除减压和打压植骨手术创造了先决条件(图4)。

图4 女,47岁,左股骨头坏死 (A)骨盆X线片示左股骨头正常,无密度改变与变形;(B) 骨盆CT示左股骨头密度增高,前上方出现囊性变;(C) 骨盆MRI示左股骨头和粗隆部呈现提示骨髓水肿的高信号影左;(D) CT与MRI融合建立的模型示左股骨头有3个坏死灶;(E) 据股骨近端虚拟模型设计的3通道坏死灶定位通道导板;(F) 术中参考3D打印模型与导板的配合情况;(G)术中透视观察定位导针尖端指示的坏死灶定位情况;(H)在导针引导下用环锯开路后以变向刮刀清除病灶;I以弯头刮匙进一步刮除病灶。

案例5:颈椎结核单一入路病灶清除单节段植骨融合

单节段颈椎结核(如C5/6)原本只有一个椎间盘及其相邻上、下椎体(C5、C6)邻近椎间盘部位的骨质遭结核菌破坏,但目前的手术常规是:手术清除病灶后为使植入的骨块或假体能与颈椎牢固地结合在一起,以重建脊柱的稳定性,防止颈椎失稳导致的瘫痪、食道瘘甚至死亡等严重并发症的发生,不得不将本可以保存的、尚未破坏的上位颈椎(C5)椎体上缘和下位颈椎(C6)椎体下缘及与该二颈椎相邻的上方和下方的健康椎间盘(C4/5、C6/7)一并切除,将植入的骨块或假体支撑于病变颈椎上、下方的健康椎体(C4、C7)之间,将跨越骨块或假体的颈前路钢板搭接在此二健康颈椎上,并将螺钉固定于此二颈椎构成的基座上;即必须将4个颈椎构成的3个运动节段固定在一起,方可恢复颈椎的稳定性。

针对单节段颈椎结核却要做三节段固定这一无奈而司空见惯的手术方式,作者采用3D打印技术,仅用48小时便设计打印出了颈椎(C5、6)前路椎弓根钉钻孔导板和病灶截骨导板及个体化的双侧颈前路椎弓根螺钉固定的人工椎体,并经伦理审查后成功进行了单节段病灶清除和颈椎重建手术的临床试验,实现了颈椎结核单一前路超短节段固定(图5)。有限元分析和2.5年的随访显示,仅做单节段颈椎固定不仅能够治愈结核,重建颈椎的稳定性,也有助于降低相邻节段的应力集中及由此产生的相邻节段退变现象(图6)。

图5 男,42岁,颈椎结核(C5、6)(A)颈椎CT示C5、C6椎体相邻处骨质破坏、椎间隙消失;(B)颈椎MRI示C5、C6椎体和C5/6椎间盘破坏,脓肿形成,凸入椎管;(C)3D打印颈前路椎弓根螺钉固定的人工椎体治疗颈椎结核术后半年随访的CT影像,提示结核病灶消除,实现骨性融合;(D-F)术后2.5年随访的颈椎正侧位X线片和MRI示人工颈椎及其螺钉位置好,无结核信号,未加重相邻节段退变。
 

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