骨科虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合3D打印在髖臼骨折手術(shù)中的應(yīng)用研究

李可歆

骨科虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合3D打印在髖臼骨折手術(shù)中的應(yīng)用研究

李可歆

目的 針對骨科虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合3D打印在髖臼骨折手術(shù)中的應(yīng)用研究進(jìn)行分析。方法選擇于我院住院的髖臼骨折患者75例，其中男性41例，女性34例，隨機(jī)對患者進(jìn)行分組，其中40例患者選擇虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合3D打印輔助手術(shù)（實(shí)驗(yàn)組），35例患者選擇傳統(tǒng)常規(guī)手術(shù)方式（對照組），對比兩組的療效。結(jié)果兩組在使用螺釘長度上對比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＞0．05。觀察組VAS評分、Harris評分、術(shù)中出血量、術(shù)后引流量均優(yōu)于對照組，P＜0．05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論 對髖臼骨折患者采用骨科虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合3D打印治療，可有效提升臨床對該部分患者診治效率，有助于其恢復(fù)。

3D打?。惑y臼骨折；醫(yī)學(xué)虛擬仿真

髖關(guān)節(jié)是人體幾大關(guān)節(jié)之一，其中髖臼骨折手術(shù)因?yàn)榻馄赎P(guān)系復(fù)雜，是外科醫(yī)師手術(shù)的難題之一[1-3]。本研究旨在探索骨科虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合3D打印技術(shù)在髖臼骨折手術(shù)的臨床意義。

1 資料和方法

1.1 臨床資料

選擇于我院2015年12月—2017年3月住院的髖臼骨折患者75例，其中男性41例，女性34例。隨機(jī)進(jìn)行分組，其中40例患者選擇虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合3D打印輔助手術(shù)（實(shí)驗(yàn)組），35例患者選擇傳統(tǒng)常規(guī)手術(shù)方式（對照組），兩組一般資料對比，P＞0.05，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。。

1.2 手術(shù)

1.2.1 術(shù)前準(zhǔn)備 全面了方法解患者既往病史，常規(guī)檢查患者心、肺等器官功能狀態(tài)，評估患者手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及耐受情況。記錄、評估全部患者髖關(guān)節(jié)VAS及Harris評分。全部患者包括手術(shù)參與人員在內(nèi)的條件一致。

1.2.2 對照組 術(shù)前結(jié)合患者臨床病史以及影像資料評估患者骨折情況并制定手術(shù)方案。采用Kocher-Langenbeck入路，切口長度視具體骨折情況決定，逐層分離組織，暴露骨折端，術(shù)者按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行內(nèi)固定手術(shù)。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)組 數(shù)據(jù)處理和三維重建：患者均采取骨盆部位X線與64排螺旋CT檢查，將獲取的數(shù)據(jù)導(dǎo)入醫(yī)學(xué)三維軟件中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)需要，使用Multiple Slice Edit編輯出所需要的像素集合。執(zhí)行Alculate 3D，將所需要的Mask轉(zhuǎn)換為三維模型。觀察骨折塊的情況，再次使用Multiple Slice Edit，將各骨塊像素集合分離出來，建立各骨塊三維模型，并對各骨塊進(jìn)行不同顏色標(biāo)記。獲得骨盆部位的立體模型。

1.2.4 手術(shù)情況及術(shù)后隨訪 記錄患者的手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量以及術(shù)后引流量。統(tǒng)計(jì)患者術(shù)后2周、1個(gè)月以及2個(gè)月的恢復(fù)情況。術(shù)后隨訪的內(nèi)容主要有患者一般狀態(tài)、術(shù)后神經(jīng)及肌肉、血管、關(guān)節(jié)等的恢復(fù)情況。采用VAS和Harris評分評估患者術(shù)后的恢復(fù)情況。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)與3D手術(shù)模擬的比較

對40例實(shí)驗(yàn)組患者進(jìn)行三維重建后，行虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)以及3D模擬手術(shù)，模擬手術(shù)中鋼板總植入數(shù)47塊，全部的鋼板位置及方向與虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)一致性極好；螺釘總植入數(shù)326枚，其中方向與虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)一致者達(dá)322枚，未出現(xiàn)螺釘進(jìn)入關(guān)節(jié)腔情況；對比虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)與3D手術(shù)模擬的螺釘長度，結(jié)果兩種方式的螺釘長度差異不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.471，P=0.318）。

2.2 虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合3D打印輔助手術(shù)與3D手術(shù)模擬的比較

40例患者共植入鋼板46塊，螺釘331顆，術(shù)后與虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)鋼板、螺釘位置及數(shù)量高度一致，對比兩種手術(shù)方式的螺釘長度，結(jié)果兩種方式的螺釘長度差異不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.574，P=0.321）。

2.3 患者手術(shù)情況比較

虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合3D打印輔助手術(shù)時(shí)間（69.65±25.41）min，術(shù)中出血量（106.36±34.78）ml，術(shù)后引流量（39.65±5.47）ml。傳統(tǒng)手術(shù)時(shí)間（129.65±58.74）min，術(shù)中出血量（198.79±87.63）ml，術(shù)后引流量（56.67±16.65）ml。比較虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合3D打印輔助手術(shù)與傳統(tǒng)手術(shù)相比，手術(shù)時(shí)間縮短，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=10.697，P=0.000）；術(shù)中出血量減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=8.987，P=0.000）以及術(shù)后引流量少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=13.698，P=0.000），兩組的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05。

2.4 患者術(shù)后恢復(fù)情況比較

比較術(shù)后2周和1個(gè)月的髖關(guān)節(jié)VAS及Harris評分，結(jié)果實(shí)驗(yàn)組患者在術(shù)后2周，術(shù)后1個(gè)月VAS及Harris評分優(yōu)于對照組，兩組間差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；而術(shù)后2個(gè)月的VAS及Harris評分評分差異間不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。實(shí)驗(yàn)組2周后髖關(guān)節(jié)VAS疼痛評分（2.65±0.65）分，低于對照組2周后髖關(guān)節(jié)VAS疼痛評分（4.59±2.74）分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=4.344，P=0.000）；實(shí)驗(yàn)組2周后Harris評分（86.65±26.57）分，高于對照組2周后Harris評分（69.85±17.48）分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=3.185，P=0.002）。實(shí)驗(yàn)組1個(gè)月后VAS疼痛評分（1.26±0.59分），低于對照組1個(gè)月后VAS疼痛評分（3.96±1.78）分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=9.050，P=0.000），實(shí)驗(yàn)組1個(gè)月后Harris評分（96.92±28.75）分，高于對照組1個(gè)月后Harris評分（82.69±21.47分），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.400，P=0.020）。實(shí)驗(yàn)組2個(gè)月后的VAS疼痛評分（1.03±0.65）分和對照組2個(gè)月后VAS疼痛評分（1.01±0.63）分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.135，P=0.893）。觀察組2個(gè)月后Harris評分（96.32±26.54）分和對照組2個(gè)月后Harris評分（95.89±26.17）分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.071，P=0.944）。

3 討論

髖臼及周圍組織的解剖復(fù)雜，造成手術(shù)視野受限、髖臼骨折手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大等。外科手術(shù)醫(yī)師的臨床技能參差不齊，由于髖臼手術(shù)復(fù)雜，很多年輕醫(yī)師缺乏實(shí)踐的機(jī)會(huì)，進(jìn)步慢[4-8]。

目前醫(yī)學(xué)發(fā)展強(qiáng)調(diào)精準(zhǔn)性和微創(chuàng)性，虛擬仿真系統(tǒng)和3D打印技術(shù)的載體均為計(jì)算機(jī)，其中虛擬仿真系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)生成一種形象的三維、立體模擬環(huán)境，而3D打印技術(shù)以三維模型為基礎(chǔ)，選擇功能，定位生物分子，最終制造出各種生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)品，以便進(jìn)一步研究。

本研究聯(lián)合骨科虛擬仿真系統(tǒng)與3D打印技術(shù)，對比研究髖臼骨折患者，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行三維重建，模擬手術(shù)操作并根據(jù)每個(gè)患者的真實(shí)情況制定出符合自身情況的手術(shù)方案，再由3D打印技術(shù)制造模型，進(jìn)行模擬驗(yàn)證，最終付諸于臨床實(shí)踐，不僅符合精準(zhǔn)性、安全性的要求，和傳統(tǒng)手術(shù)對比，骨科虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合3D打印技術(shù)輔助手術(shù)真正的做到了高效、安全、準(zhǔn)確度高等，具有良好的臨床療效與應(yīng)用價(jià)值[9]。

[1]吳嘯波，裴寶瑞．老年髖部骨折圍手術(shù)期相關(guān)問題的研究進(jìn)展[J]．中華老年骨科與康復(fù)電子雜志，2016，2（2）：114-118．

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Application of Virtual Simulation System of Department of Orthopedics Combined With 3D Printing in Acetabular Fracture Surgery

LI Kexin Department of Spine Trauma, Jilin Municipal Orthopedics and Traumatology Hospital, Jilin Jilin 132000, China

ObjectiveAccording to the virtual simulation system of Department of orthopedics, the application of 3D printing in acetabular fracture surgery was analyzed.Methods 75 cases of acetabular fractures in our hospital were selected, including 41 males and 34 females, and randomly divided into groups, among them, 40 patients selected virtual simulation system combined with 3D print assisted surgery (experimental group), 35 patients were treated with conventional surgery (control group), curative effects of the two groups were compared.ResultsThe difference between the two groups in the length of screws was not statistically significant,P＞0.05. The observation group VAS score, Harris score, intraoperative blood loss, postoperative flow volume were better than the control group,P＜0.05, the difference was statistically significant.ConclusionThe patients with acetabular fracture were treated with virtual simulation system of Department of orthopedics and 3D print therapy, it can effectively improve the effciency of clinical diagnosis and treatment of this part of patients, and help to recover.

3D printing; acetabular fracture; medical virtual simulation

R683

A

1674-9308（2017）16-0090-02

10．3969/j．issn．1674-9308．2017．16．047

吉林市骨傷醫(yī)院脊柱創(chuàng)傷科，吉林 吉林 132000