北京
投稿作者：王仲
一. 导读
20世纪90年代德国教授Klaus Radermacher首先提出计算机辅助骨科手术导板这一概念，但局限于当时的设备、材料、计算机运算能力及软件的限制，实际的使用价值不大。随着计算机技术和3D打印装备的发展，3D打印骨科手术导板从单纯引导置钉发展到截骨、定位、矫正畸形、辅助骨折复位等功能，从而大大提高了手术效率和手术精度。随着临床应用的深入，国内不同单位相继报道了3D打印导板在骨科应用的案例，目前在脊柱、创伤、关节、畸形矫正、骨肿瘤领域的应用尤为广泛。2021年10月北京积水潭医院副院长吴新宝与创伤骨科赵春鹏、曹奇勇等专家成功完成了全国首例使用“3D打印定制化钢板”进行股骨远端粉碎性骨折复位内固定手术。
二. 前言
盆骨骨折是一种较为常见的高能量损伤性骨折，多较为严重，因此其治疗是一大难题。在盆骨骨折治疗中，盆骨结构复杂性和骨折类型的多样性导致该部位骨折难以用常规骨板进行固定治疗。为了使钢板与髋臼贴合，术者需要对钢板进行弯折，然而在手术过程中对钢板反复弯折不仅会延长手术时间，还会导致钢板强度降低，影响钢板与骨盆髋臼贴合，使局部应力集中，从而导致钢板断裂，而在术前运用3D打印技术对骨盆髋臼骨折三维结构和形态进行还原，通过三维图像和模型进行虚拟复位，在术前设计与骨盆完全贴合的3D打印骨板，提前制定全面的手术方案，对盆骨骨折治疗预后有很好的临床应用价值和意义。
三. 盆骨骨折钢板制作
图一 重建盆骨骨折处三维模型并多维度评估骨折情况
图二 在软件上利用点对点复位 复位骨折的盆骨
图三 利用软件的wrap 功能包裹骨折使其重新成为一个整体(后续的曲线创建需在一个整体表面上)
图四 在被包裹的盆骨模型上构建引导曲线
图五 进入软件create custom piate 功能启动定制金属钢板创建工具，该工具可以根据用户定义的引导曲线设计与人体骨骼相拟合的接骨板，并可以定义钢板的厚度 宽度 倒角 螺钉孔位置。
钢板参数设置
Plate parameters
Width =4 宽度 4
Thickness =2 厚度2
Chamferdistance=0.5 倒角距离0.5 （倒角是指把工具的菱角切成一定的斜面的加工。倒角是为了去除菱角上因机床加工产生的毛刺，也为了便于零件装配，一般在零件端部做出倒角）
Chamfer angle =30 倒角角度
Clearance = 0
Screw hole parameters
Outer diameter =4 螺孔外径4
Inner diameter= 2 螺孔内径2
Scrw parameters
Inner length=2 内部长度 2
Outer length=2 外部长度 4
图六 按照参数设计创建骨板并在适当位置放置螺钉。
设计骨板需要注意软组织和术中体位的影响。手术中暴露的范围有限，因此骨板放置的位置必须在暴露的范围内，以及需保证手术中软组织不能遮挡螺钉按计划角度进入，工程师应当与手术医师进行详细的沟通。
图七 生成设计好的盆骨钢板
图八 设计钢板过程中可根据临床需要设计钢板的大小、形状、螺钉位置、螺钉类型等各种临床需求。
四. 总结
3D打印应用于医疗行业时的一些限制：
1. 虽然与传统的制造方法相比，打印零件的时间通常要快得多，但转换扫描数据以生成可打印的STL文件仍然需要大量的时间。因此，对于更紧急的情况，如创伤手术，普通植入物或医疗设备可能是更理想的解决方案。
2. 台式FDM或SLA机器的价格通常在1000美元至5000美元之间，而高端3D打印机（SLS、材料喷射和金属打印）的价格则在20万美元至85万美元之间。3D打印的材料目前也非常昂贵。目前，对于这些技术，最佳的解决方案是让产品在外制造。
3. 对每种3D打印技术的充分理解至关重要，需要在预期输出的背景下确定。每种技术都有优缺点，零件加工的价格差异可能很大。
参考文献 略
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