3D打印 成為骨科醫(yī)生“超級幫手”

曾經(jīng)困擾著不少骨科專家的手工植入髖臼假體精準度不高的問題，現(xiàn)在被高科技3D打印+重建技術(shù)輕松解決了，這個“助攻神器”看起來僅僅像是兩個馬蹄形的磁鐵石，學(xué)名叫做“人工髖臼杯植入導(dǎo)向器”。實施全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)前，先按照1：1的比例打印出髖關(guān)節(jié)模型，再根據(jù)模型設(shè)計合適的鐵條狀導(dǎo)向器，均由3D打印制成。

返修的髖臼假體

這兩個長度不足10厘米的鐵條狀的物體，代表著目前全國3 D打印在骨科臨床醫(yī)學(xué)上的領(lǐng)先水平，而這個創(chuàng)意從想法到成功，僅僅經(jīng)歷了半年多的時間?！绑y關(guān)節(jié)置換之后，假體翻修的原因有很多，但是其中有一個很重要的原因是在置換的時候，臼杯安裝得不精準，導(dǎo)致磨損或者脫落?！敝苡^明手里拿著髖關(guān)節(jié)的模型以及髖臼假體模型比劃著?！氨热绶旁谶@個角度，傾斜一下，患者行動的時候，它就會動，慢慢就會磨損?！敝苡^明解釋說，經(jīng)年累月，全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者髖臼的位置已經(jīng)病變或者殘缺。

“病變的患者，髖臼可能已經(jīng)不規(guī)則了，所以要把髖臼杯假體準確地放入到髖臼中，純手工的植入精準度都會有偏差?！敝苡^明坦言，加上髖周圍的軟組織(肌肉和脂肪)等阻擋視線，即使是經(jīng)驗豐富的骨科醫(yī)生，在放入髖臼假體也不能保證百分之百精度準確?！凹词瓜裎覐氖氯斯んy置換很多年了，也不能保證百分之百精準。”一旦放入不精準，就會導(dǎo)致髖臼假體磨損或者脫落，從而影響患者的功能，“勢必要進行翻修”。這個問題困擾著不少骨科醫(yī)生，其中包括知名骨科專家、佛山市中醫(yī)院院長劉效仿教授。對于佛山市中醫(yī)院來說，目前髖關(guān)節(jié)全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)一年達到了2000臺，手術(shù)量在全國排在前列。

尋找精準輔助工具

“有沒有一種工具可以輔助醫(yī)生完成手術(shù)，讓髖臼杯假體植入的角度精準，避免由此造成的翻修。”這是劉效仿們一直在思考的課題。目前國際公認的臼杯假體安放位置角度為：外展角40+/-10°，前傾角15+/-5°，這被稱為“Lew innek臼杯安全區(qū)”?！耙话銇碚f，如果臼杯假體植入角度不在安全區(qū)內(nèi)，可以認為臼杯假體植入角度不良，將會影響髖關(guān)節(jié)活動范圍和假體使用壽命，改變假體骨界面間的應(yīng)力?！?br />
劉效仿的想法，恰恰是來自硅谷的DrGekLim博士正在研究的產(chǎn)品所能解決的問題。DrGekLim博士主攻數(shù)字影像學(xué)，在美國從事骨科儀器開發(fā)和研究，之前是貝爾實驗室的博士后。她常年背著一個黑色的大背包，拎著黑色的箱子，箱子里裝的是髖關(guān)節(jié)的模型和髖臼導(dǎo)向器，這個看起來有點像馬蹄形的磁鐵石的東西，最終能輕而易舉地解決困擾劉效仿、周觀明等骨科專家的問題。讓全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中關(guān)鍵的一步———髖臼假體能夠按照理想的角度植入，最大程度減少因此可能發(fā)生的磨損脫落，延長假體使用壽命。

佛山市中醫(yī)院關(guān)節(jié)?？浦魅沃苡^明(左)演示3D打印的“人工髖臼杯植入導(dǎo)向器”。

雛形被否“太閉門造車”
每一項新的應(yīng)用和研究幾乎都是在一個人或者一個群體的執(zhí)著推廣下而誕生。這個導(dǎo)向板也如此。DrGek Lim說起髖臼植入導(dǎo)向器的誕生，一再感謝劉效仿這位“伯樂”。2015年，DrGekLim開始開發(fā)3D數(shù)字重建軟件，對這個軟件，作為骨科頂級專家的劉效仿給了很多意見和建議，這也恰恰是后來3D打印髖臼植入導(dǎo)向器能夠發(fā)揮作用的基礎(chǔ)。常年在全球各地奔波的DrGekLim對于全球的骨科手術(shù)工具、儀器等也了如指掌。“之前國外有人曾經(jīng)研制出兩個導(dǎo)向器，分別用在打磨髖臼和植入假體中，但是兩個是分開的，醫(yī)生需要使用兩次，使用不方便；有些導(dǎo)向器的設(shè)計需要改造手術(shù)設(shè)備，難以推廣?！盌 rG ekLim吸取這些經(jīng)驗后，2016年3月份形成了設(shè)想和方案，開始申請專利。“但是畢竟這個只是技術(shù)層面的，要用到臨床去，就要給臨床的醫(yī)生看是否使用。”D rG ek Lim想到了劉效仿帶領(lǐng)的佛山市中醫(yī)院。

2016年5月份的一天，她拿著設(shè)計的相片，找到劉效仿?！爱敃r他說，這個設(shè)計很好，讓我們可以先做出來?！比欢?，設(shè)計研究到成功應(yīng)用，需要經(jīng)歷不斷改進的過程。時間進展到2016年6月份，劉效仿的一個電話，加快了3D打印髖臼假體植入導(dǎo)向器應(yīng)用的歷程。“劉院打電話給我說，讓我先做一套導(dǎo)向器，想要在手術(shù)中使用，如果成功的話，就在8月份的骨科國際會議上作為案例講解。”Dr GekLim接電話后猶如打了雞血，收到從中醫(yī)院傳過去的在醫(yī)院做過髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)的患者影像資料，包括CT掃描和X光片后，立刻開始著手運用3D數(shù)字化建模。

“建模后，要先按照1：1的比例打印出髖關(guān)節(jié)模型，然后根據(jù)模型，設(shè)計合適的導(dǎo)向器，再通過3D打印機打印?！泵總€髖關(guān)節(jié)的模型都是個性化的，不同的形狀，設(shè)計的導(dǎo)向器也是唯一的。這個長約10厘米的類似馬蹄形磁鐵的條狀物和另外類似半圓形的條狀物，就是導(dǎo)向器?！翱粗唵?，設(shè)計還是挺難的，豎著的導(dǎo)板不能太長，又不能太短，太長放不進去，太短了又會被肌肉阻擋?！睓M著的導(dǎo)板要和患者的髖關(guān)節(jié)無縫對接，且要在同一水平面，不能前凸也不能凹，力度要剛剛好。“橫導(dǎo)板的長度不能超過髖臼杯的一半，例如髖臼假體直徑4cm，橫導(dǎo)板就不能超過2cm，太長會阻擋醫(yī)生的手術(shù)。”

主攻技術(shù)產(chǎn)品的D rGekLim并沒有太多的骨科實踐經(jīng)歷，第一次的制作，被劉效仿一針見血地指出了弊端。“第一次的橫導(dǎo)板，我們設(shè)計的是圓形的，劉院一看到就說，這個不能用到臨床上，設(shè)計人員太閉門造車了。”劉效仿建議導(dǎo)板要短一點，不能妨礙醫(yī)生手術(shù)，但是也不能太短，被肌肉阻隔放不進去。DrGekLim根據(jù)劉效仿的建議，對導(dǎo)向器長度等進行了改進，第二套的導(dǎo)向器獲得了劉效仿的認可，劉又提出了進一步的修改建議。

48小時定制出個性化“導(dǎo)向器”
經(jīng)過兩次的磨合后，2016年7月份的一例手術(shù)提供了一個極好的實踐檢驗機會。劉效仿覺得時機已經(jīng)成熟，決定應(yīng)用導(dǎo)向器來做?！爸苡^明主任給我的時間很緊。因為手術(shù)多，我必須在48小時之內(nèi)做出一套個性化的導(dǎo)向器，送到醫(yī)院消毒?！盌rGekLim拿到醫(yī)院給的患者影像圖后，在48小時內(nèi)完成建模、導(dǎo)向器的設(shè)計，3D打印導(dǎo)向器和模型，然后送到佛山市中醫(yī)院消毒。

最終，劉效仿和周觀明使用3D打印個性化人工髖臼杯植入導(dǎo)向器實施了第一例全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，手術(shù)很順利也很成功。8月份，劉效仿在全國的骨科國際會議上分享了這項新的技術(shù)。11月份，周觀明在COA國際會議上也分享了這項新技術(shù)。截至目前，佛山市中醫(yī)院共成功通過導(dǎo)向杯實施了4例“全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)”，都達到高精準度。

24歲李小米是這個新技術(shù)的4個受益者之一，此前她因雙側(cè)髖關(guān)節(jié)疼痛，影響到了正常的走路，去年底在佛山市中醫(yī)院接受了“雙側(cè)全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)”，如今已可棄拐正常行走。手術(shù)后結(jié)果顯示，植入她體內(nèi)的人工髖臼外展角右髖為41°，左髖為39 .8°，均與術(shù)前規(guī)劃的40°相差小于2°，實現(xiàn)了高度精準植入?！巴ㄟ^這個導(dǎo)向器植入，可以最大可能地避免因植入精度不準而可能造成的髖臼假體脫落或者磨損，減少翻修的幾率。”周觀明說。

而對于DrGek Lim，導(dǎo)向器的成功不僅是事業(yè)上的成功，在她看來能夠運用高科技對醫(yī)生看病手術(shù)進行幫助，非常有意義。“接來下我們計劃開展100例臨床實驗，并且收集數(shù)據(jù)，做成數(shù)據(jù)庫，看看能有什么發(fā)現(xiàn)。”DrGekLim目前在佛山注冊了一家公司，主要負責(zé)3D打印髖臼假體植入導(dǎo)向器的業(yè)務(wù)。而對于佛山市中醫(yī)院來說，3D打印導(dǎo)向器的成功也給他們提供了更多的啟發(fā)和思路，劉效仿以及他的團隊正在考慮如何將這項高科技應(yīng)用到骨科的其他手術(shù)中。

來源:南方都市
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