《中国组织工程研究与临床康复》杂志2010年8月39期发表了来自解放军广州军区广州总医院脊柱骨科邢晓伟、尹庆水等作者的文章“计算机辅助设计-快速成型在股骨转子间骨折修复中的应用:与常规手术修复效果比较”,评估计算机辅助设计-快速成型技术应用于股骨转子间骨折手术治疗的临床疗效。
△实验中的操作方法:
计算机辅助设计建立骨折模型及计算机模拟手术复位骨折模型:患者入院后行X射线检查及螺旋CT平扫,扫描层厚1 mm,术前更充分的了解股骨转子间骨折的轮廓及CT断层信息,患侧髋部CT平扫断层数据以dicom3.0格式导入mimics10.0,设定Thresholding=200 (housefield scale),启动edit mask-erase逐层擦去患侧的髋臼,region growing对患侧股骨中上段建立mask的象素集合,calculate3D from mask建立患侧转子间的骨折模型,同理再建立患侧骨折近端及远端的骨折模型,在mimics的CMF/Simulation单元下启动reposition将骨折端行解剖复位后, 行Boolean将骨折模型合并成新的STL文件。
计算机辅助设计手术钉道:提取复位好的转子间骨折模型,MedCAD-draw cylinder钉道的位置选取正位符合颈干角,进入深度应距股骨头软骨下0.5~1.0 cm,侧位均符合前倾角,且在股骨颈的稍偏下后方通过股骨矩已获得最大把持力,见位置合适满意后,启动Boolean将cylinder以STL格式的文件输出待处理。
计算机设计与大转子相贴合的模版:Geomagic studio9.0软件提取复位后布尔运算得到的的骨折复位后的STL文件,启动edit-selection tools-lasso选取范围包括股骨中上段外侧大转子矢状位的最顶点A,矢状位上大转子前缘顶点B及后缘的顶点C,保证计算机辅助设计好的模版与大转子良好的贴附,实现在术中模版避免前后上下滑动,待范围合适,边缘规整后edit-reverse selection-delete polygons得到与大转子相吻合的面,open manifold去除三维图像信号噪点,shell选取thickness5.012mm apply,设计出于大转子外侧相贴合的模版。
计算机辅助设计钉道模版:Mimcs10.0提取设计好的与大转子贴合模版与cylinder行Boolean(minus),生成的substract以STL导入, Geomagic studio9.0将埋入股骨头的那部分钉道delete polygons,然后open manifold去除三维图像信号噪点,将露在骨头外面后期做为钉道的cylinder以STL输出;Mimcs10.0提取设计好的与大转子贴合模版与cylinder行Boolean(minus),生成的substract以STL导入Geomagic studio9.0将模版上的空心噪点delete polygons- open manifold去除三维图像信号噪点;将上述结果输入Mimcs10.0启动Boolean模块(unite)便得到了钉道和模版的结合体。
快速成型打印骨折模型及钉道模版:将前期计算机辅助设计好的骨折模型及钉道模版导入magics5.1行优化处理,优盘拷贝数据导入快速成型机行选择性激光烧结法(SLS,Selective LaserSintering)利用激光器对热塑粉末进行分层烧结固化堆积成形零件,光敏树脂材料制作出1∶1实体股骨转子间模型及打钉导向模版。
△作者认为:
课题创新性地将计算机辅助设计-快速成型技术应用于临床,精确指导临床医生快速精确实施手术,减少术中医生及患者电透次数,减少辐射量,缩短手术时间及患者出血量。 转子间骨折置钉的金标准:术中电透侧位片内固定位于股骨颈中央,长度在股骨头软骨下0.5~1.0 mm;正位内固定通过股骨颈中下1/3骨质最坚硬的区域,并以此为标准确立一次置钉成功率。①样本量较小,得到的资料有限。②术前行CT扫描到制作出快速成型的骨折模型及组件需数天。③快速成型模型成本价格偏高,有待于进一步推广到临床。④设计好的模版与大转子的贴附关系依赖于术中复位程度。
△值得他人借鉴的特点:
计算机辅助设计-快速成型技术已趋于成熟,精确快速实施个性化手术是骨科学的新热点,尤其对于一些骨病矫形及复杂骨折意义更大,术前行计算机模拟设计对于临床医生实施手术有着更大的帮助。