3D掃描+3D打印技術(shù)，開啟骨科微創(chuàng)精準(zhǔn)矯正手術(shù)“私人定制”時代

應(yīng)用案例

2022.01.26

數(shù)字科技的發(fā)展，正在不斷改變醫(yī)療治療手段。作為一種新興的前沿技術(shù)，3D數(shù)字化為骨科醫(yī)生新型治療方式的實施提供了技術(shù)支撐，以其高效、準(zhǔn)確的特征，助力開啟骨科微創(chuàng)精準(zhǔn)矯正手術(shù)“私人定制”時代。

本期，小編將分享一則來自廣州市第一人民醫(yī)院的案例——在三維掃描和3D打印導(dǎo)板輔助下，實現(xiàn)脛骨后傾畸形微創(chuàng)三維精準(zhǔn)矯正。該案例由丁煥文教授帶領(lǐng)的醫(yī)療團(tuán)隊進(jìn)行診斷及手術(shù)，樹蟻醫(yī)療團(tuán)隊進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計，先臨三維進(jìn)行術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后的下肢準(zhǔn)確三維數(shù)據(jù)的獲取。

◆案例背景◆

“醫(yī)生伯伯，我老是被同學(xué)說腿怪怪的?！痹趶V州第一人民醫(yī)院9歲小李妹妹對醫(yī)生這樣說道。據(jù)患者家屬描述，2016年9月小李妹妹因夾傷所致右下肢膝關(guān)節(jié)骨折，彼時當(dāng)?shù)蒯t(yī)院對其進(jìn)行了固定手術(shù)。但術(shù)后卻逐步出現(xiàn)右下肢畸形，且越來越嚴(yán)重以致步態(tài)異常。

小李妹妹的腿部狀況；X線片

在丁煥文教授的安排下小李妹妹進(jìn)行X線片、CT、MR等傳統(tǒng)影像檢查，患兒X線片和CT掃描二維斷面圖像均發(fā)現(xiàn)患者右膝有嚴(yán)重后傾畸形改變。于是，拿到CT數(shù)據(jù)的樹蟻智能數(shù)字精準(zhǔn)外科云服務(wù)系統(tǒng)團(tuán)隊使用建模軟件對患者的全下肢進(jìn)行了精準(zhǔn)分離式三維重建，對小李妹妹重建后的患處進(jìn)行了解剖方位對齊和多方位的精準(zhǔn)三維測量，發(fā)現(xiàn)小李妹妹因為骨骺外傷和多年肢體畸形原因，右下肢短縮明顯，達(dá)41mm。

臨床診斷：右膝部畸形

1. 矢狀面畸形：脛骨平臺后傾26.4736°

2. 額狀面畸形：內(nèi)翻6°

3. 右下肢短縮畸形（41mm）

◆手術(shù)三維設(shè)計方案◆

41mm不是一個很短的距離，在手術(shù)中，不能一次性撐開和簡單的運(yùn)用鋼板解決問題。因此，樹蟻團(tuán)隊第一時間為小李妹妹進(jìn)行了手術(shù)三維規(guī)劃，運(yùn)用基于人體解剖學(xué)、樹蟻Z字截骨新方案為基礎(chǔ)，確定截骨位、截骨線。

確定“Z”形截骨線，確定脛骨近端及遠(yuǎn)端
輔助右脛骨截骨導(dǎo)板設(shè)計并匹配、3D虛擬場景構(gòu)建與樹蟻系統(tǒng)云端顯示

明確患情后，丁煥文教授帶領(lǐng)廣州市第一人民醫(yī)院臨床研究團(tuán)隊制定了以下治療計劃：選用數(shù)字化3D打印技術(shù)輔助下行右脛骨遠(yuǎn)端精準(zhǔn)截骨矯形、外固定+術(shù)后緩慢撐開延長術(shù)。

三維模擬手術(shù)效果（樹蟻系統(tǒng)云端數(shù)據(jù)）

◆3D數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用◆

術(shù)前，為了手術(shù)可以準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行，丁教授使用先臨三維白光三維掃描技術(shù)——EinScan Pro 2X Plus多功能手持三維掃描儀對患者腿部進(jìn)行掃描，為截骨設(shè)計了專用的手術(shù)輔助Z字截骨導(dǎo)板，并使用CAD設(shè)計和3D打印技術(shù)，精準(zhǔn)定制手術(shù)導(dǎo)板和個性化外固定架，讓手術(shù)導(dǎo)板能夠更準(zhǔn)確的貼合患肢，提高外固定置釘精準(zhǔn)度，防止截骨位置發(fā)生偏差，達(dá)成微創(chuàng)截骨，幫助患者避免再次手術(shù)。

腿部3D掃描過程

腿部彩色3D掃描數(shù)據(jù)

高精度3D數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢：

EinScan Pro 2X Plus多功能手持三維掃描儀采用非接觸式白光掃描技術(shù)，掃描幅面大，細(xì)節(jié)完善，精度高，單幅精度最高可達(dá)0.04mm，因此可以無創(chuàng)、快速高效地獲取患者腿部表面的高品質(zhì)數(shù)據(jù)，形成相應(yīng)的3D文件，以進(jìn)行CAD設(shè)計及數(shù)據(jù)存檔。

術(shù)中，為了將設(shè)計的置釘定位導(dǎo)板安裝妥帖，丁教授利用掃描所獲取的3D數(shù)據(jù)在電腦上進(jìn)行畸形狀態(tài)評估、輔助手術(shù)導(dǎo)板快速匹配和精準(zhǔn)安放。同時，術(shù)后可將3D數(shù)據(jù)用于評估畸形矯形手術(shù)效果和引導(dǎo)術(shù)后矯形過程。

輔助導(dǎo)板3D掃描

術(shù)中皮外導(dǎo)板使用情況

三維預(yù)后良好（樹蟻系統(tǒng)云端數(shù)據(jù)）

◆未來可期◆

小李妹妹術(shù)后三天借助拐杖落地行走

術(shù)后為了更加確保療效，丁教授常規(guī)安排了小李妹妹進(jìn)行了X線片、CT掃描等術(shù)后評估檢測，證實小李妹妹右下肢的力線完全正常，手術(shù)效果良好。先臨三維提供了下肢外觀白光三維掃描，輔助術(shù)前導(dǎo)板定制設(shè)計、術(shù)中導(dǎo)板精準(zhǔn)安放、術(shù)后評估效果及引導(dǎo)矯正。借助于高精度3D數(shù)字化技術(shù)，這樣一臺復(fù)雜疑難下肢畸形矯正手術(shù)得以精準(zhǔn)、安全和輕松解決。

丁煥文教授：現(xiàn)為華南理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授、人體解剖教研室主任，臨床醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)碩士研究生導(dǎo)師，第二附屬醫(yī)院暨廣州市第一人民醫(yī)院骨科主任醫(yī)師?，F(xiàn)學(xué)術(shù)任職為SICOT數(shù)字骨科學(xué)會常委、中國生物材料學(xué)會生物材料臨床試驗研究分會副主任委員、中華醫(yī)學(xué)會醫(yī)學(xué)工程分會數(shù)字骨科學(xué)組委員、中國醫(yī)師協(xié)會骨科醫(yī)師分會3D打印骨科學(xué)組委員等。

樹蟻醫(yī)療：丁教授基于自身21年研究數(shù)字化精準(zhǔn)骨科，依靠華南理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院虛擬應(yīng)用解剖與外科手術(shù)虛擬仿真研究中心、國家人體組織功能重建工程技術(shù)研究中心，在積累了眾多數(shù)字化手術(shù)使用案例后成立的一個技術(shù)轉(zhuǎn)化型醫(yī)療服務(wù)公司。

*圖文信息來源于廣州市第一人民醫(yī)院丁煥文教授團(tuán)隊 樹蟻醫(yī)療團(tuán)隊