快速成型技術(shù)輔助足趾移植再造拇指的臨床應(yīng)用

古漢南，古小玲，郭淑女，陳瑤，王克列，袁婷，張子清

（深圳市龍崗區(qū)骨科醫(yī)院 手外科，廣東 深圳 518116）

3D 打印技術(shù)是當(dāng)今比較熱門的新技術(shù)，對手外科的發(fā)展起到了非常重要的作用[1-4]。3D 打印結(jié)合數(shù)字化技術(shù)更能夠解決個性化治療的大難題[5-6]，有效地提高療效。本研究通過研究3D 快速成形技術(shù)在足趾移植再造拇指方面的應(yīng)用，旨在探討該技術(shù)的臨床療效。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016 年6 月-2018 年6 月來我院治療的30 例手指缺損患者資料進(jìn)行分析，按照隨機(jī)對照方法，分為觀察組和對照組，每組各15 例。男18 例，女12 例；年齡20～50 歲，平均35 歲。兩組性別和年齡差別不顯著，具有一定的可比性。所有患者手術(shù)過程順利，愈合效果較好。

1.2 研究步驟

對照組采用常規(guī)的手術(shù)方法，術(shù)前不采用3D 打印技術(shù)。觀察組術(shù)前進(jìn)行了3D 模型打印，便于術(shù)中進(jìn)行參考。觀察組手術(shù)方案經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，患者簽署手術(shù)同意書。在觀察組病例中，按如下步驟進(jìn)行研究：⑴對患者手指（圖1、2）CT 數(shù)據(jù)采集，以DICOM 格式保存；⑵把DICOM 格式的二維CT 掃描圖像數(shù)據(jù)輸入Mimics 16.0 進(jìn)行編輯和三維重建，圖像編輯包括圖像分割、可視化、配準(zhǔn)等，三維重建是由大量的各種形狀和大小的三角面片對原物件表面進(jìn)行離散的近似三維模型模擬，最終以STL 格式輸出；⑶將導(dǎo)出的STL 數(shù)據(jù)利用快速成型機(jī)，按1∶1比例打印出患者病變實體模型（圖3、4）（打印機(jī)型號為閃鑄Finder，制造商為浙江閃鑄三維科技有限公司，打印成本約100 元人民幣，模型制作時間10 min左右）；⑷術(shù)前模擬及手術(shù)設(shè)計，直觀、清晰地顯示出患處的走向、分布，針對該模型進(jìn)行術(shù)前手術(shù)模擬，明確手術(shù)路徑，驗證手術(shù)方案的可行性；⑸進(jìn)行手術(shù)及評估：兩組分別進(jìn)行手術(shù)及術(shù)后療效評估。

圖1、2 手指缺損術(shù)前

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 18.0 軟件對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中對兩組獨立樣本采用t檢驗，兩組優(yōu)良率比較采用卡方檢驗，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較

由兩組手術(shù)相關(guān)指標(biāo)分析可以看出，3D 打印技術(shù)手指部分缺損再造手術(shù)時間短，手術(shù)出血量少，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（表1）。

表1 兩組手指部分缺損再造手術(shù)相關(guān)指標(biāo)分析(±s)

表1 兩組手指部分缺損再造手術(shù)相關(guān)指標(biāo)分析(±s)

注：兩組獨立樣本t 檢驗，經(jīng)SPSS 18.0 進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，P＜0.05，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義

?

2.2 兩組術(shù)后功能及外觀比較

術(shù)后對30 例進(jìn)行5～12 個月的隨訪。按照中華醫(yī)學(xué)會顯微外科學(xué)會上肢部分功能評定試用標(biāo)準(zhǔn)及中華醫(yī)學(xué)會顯微外科學(xué)會斷指再植功能評定試用標(biāo)準(zhǔn)外觀分級（20 分）評定再造手指功能與外觀[7]，3D打印技術(shù)再造手指功能優(yōu)良率為86.70%，與對照組的80.00%比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；3D打印技術(shù)手指部分缺損再造手術(shù)外觀優(yōu)良率為93.30%，明顯高于對照組的66.70%，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）（表 2、3，圖 5、6）。

3 結(jié)論

3.1 3D 打印技術(shù)在手指部分缺損再造術(shù)中的作用

3D 打印技術(shù)打破常規(guī)手術(shù)的二維、平面、靜態(tài)的解剖模式，而是采用三維、立體、動態(tài)的解剖模式，從任何角度、任何方向上觀察，實現(xiàn)手指部分缺損再造的三維可視化[8]。在3D 打印技術(shù)規(guī)劃軟件上，觀察三維解剖模型，可在術(shù)前對手術(shù)具體部位做深入細(xì)致的觀察，更加精確手術(shù)設(shè)計路徑及范圍，有利于確定手術(shù)方案，極大地提高手術(shù)質(zhì)量。3D 打印技術(shù)還能精準(zhǔn)地顯示軸型血管走向，清晰地顯示二級血管，減少醫(yī)生對經(jīng)驗的過度依賴，并由此模型復(fù)制并精準(zhǔn)地覆蓋于供區(qū)的皮膚、骨關(guān)節(jié)，由此所切取的供區(qū)組織更精準(zhǔn)[9-10]，使再造手指更逼真，同時盡可能減輕供區(qū)無謂損傷，減少手術(shù)并發(fā)癥，提高手術(shù)效率及成活率，有效規(guī)避手術(shù)過程中因血管變異而導(dǎo)致切取組織瓣失敗的風(fēng)險，有效縮短手術(shù)時間和減少術(shù)中出血量，將傳統(tǒng)“開放-觀察-手術(shù)”轉(zhuǎn)化為“觀察-開放-手術(shù)”的手術(shù)模式，極大地提高再造手術(shù)質(zhì)量和治療效果[11-12]。實體模型和三維圖像相比，除了用手觸摸之外，還可以虛擬演練手術(shù)過程。3D 打印技術(shù)可將提前設(shè)計好的手術(shù)方案導(dǎo)入系統(tǒng)，進(jìn)行模擬操作手術(shù)，檢驗手術(shù)方案是否可行，更好地指導(dǎo)臨床實踐操作。在此基礎(chǔ)上，術(shù)前虛擬手術(shù)排演，程序化、標(biāo)準(zhǔn)化、形象的術(shù)前設(shè)計和模擬操作，結(jié)合實際手術(shù)講解，可以讓患者和家屬更直觀地觀看模擬操作，參與手術(shù)方案設(shè)計，理解手術(shù)操作的限制、手術(shù)過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險、術(shù)后易出現(xiàn)的并發(fā)癥等，在一定程度上減少醫(yī)患溝通的障礙，促進(jìn)更有效地溝通，建立更加和諧信賴的醫(yī)患關(guān)系[13]。

圖3、4 通過 CT 數(shù)據(jù)，進(jìn)行 1∶1 的三維模型重建

表2 兩組手指部分缺損再造手術(shù)功能比較（n，%）

表3 兩組手指部分缺損再造手術(shù)外觀比較（n，%）

圖5、6 術(shù)后手指功能及外觀恢復(fù)良好

3.2 3D打印技術(shù)在手指部分缺損再造術(shù)中的功能與美觀恢復(fù)

顯微外科不同于其他科室，患者大多數(shù)是因組織被機(jī)器或銳物所導(dǎo)致的創(chuàng)傷，顯微外科的手術(shù)治療需要恢復(fù)和保持功能，同時隨著人們物質(zhì)文化生活水平的提高，患者對手指外觀的要求也越來越高，手指部分缺損再造手術(shù)既要重視功能恢復(fù)，又要注重外觀美觀[14-15]。研究過程中發(fā)現(xiàn)手指部分缺損患者多數(shù)指間血管、神經(jīng)、肌腱保留比較完好，3 D 打印技術(shù)再造手指功能優(yōu)良率和外觀優(yōu)良率都比較高，能使患者恢復(fù)正常的功能和獲得美觀的外形。

3.3 3D打印技術(shù)在手指部分缺損再造手術(shù)應(yīng)用中存在的問題

由于3D 打印技術(shù)的CT 設(shè)備資金投入大，基層醫(yī)院推廣比較困難。3D 打印技術(shù)在手術(shù)中主要應(yīng)用于骨性組織，而在打印復(fù)合組織及軟組織方面比較薄弱，如何打印逼真的血管、神經(jīng)、肌腱，已成為3 D打印技術(shù)在手指部分缺損再造手術(shù)中較大難題。值得注意的是，3D 打印技術(shù)是計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，會受到病毒和黑客的攻擊，在客觀上存在著隱形的安全問題，而且操作人員的文化水平及專業(yè)知識的不確定性，可能會因為過程操作失誤，在主觀上也存在著安全隱患[16-17]。

3D打印技術(shù)把患者的臨床資料和照片、MRI、CT、X 線等醫(yī)學(xué)設(shè)備的DICOM 圖像一起保存，可建立3D打印技術(shù)應(yīng)用手指部分缺損再造手術(shù)的臨床資料管理系統(tǒng)，提供統(tǒng)計匯總、數(shù)據(jù)對比、分析圖像等功能，構(gòu)筑手指部分缺損再造手術(shù)影像學(xué)診斷和研究平臺，以便更好地進(jìn)行科研和學(xué)術(shù)交流，提高資料的利用率和管理效率[18]。打印技術(shù)在設(shè)計上要加強(qiáng)精細(xì)化、智能化、自動化、人性化建設(shè)，進(jìn)行綜合風(fēng)險評估[19-20]，增強(qiáng)對病毒和黑客的抵御和應(yīng)對功能，增加自動提醒功能，簡化操作流程，減輕醫(yī)務(wù)人員的工作負(fù)擔(dān)。從而建立手指部分缺損再造手術(shù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使該技術(shù)能更好普及推廣，且安全、有效，使大部分的手指缺損患者能得到良好的再造，恢復(fù)功能與外觀。