3D打印技术在骨盆骨折术前评估和个体化钢板定制中的应用(2)
3D打印技术个性化钢板的制备
精准医疗是21世纪医学发展的重要方向之一。虽然标准化的骨科内置入物可以满足大部分患者的治疗需求，但就骨盆骨折而言，由于其解剖结构复杂、前后环的骨性结构不规则，且个体差异大，为提高手术治疗效果，术中钢板与骨性结构需做到尽量贴服。而术前预塑形的重建钢板，钢板的强度，特别是在钉孔周围的强度必然下降，增加钢板疲劳断裂的可能；螺钉孔的变形，可影响螺钉的置入，特别是螺钉的锁定，从而降低内固定的稳定性。3D打印技术则可以“量身定制”个性化钢板，其钢板长度、螺钉孔及螺钉方向术前均已设计好，因此钢板固定后与骨面更加贴服、稳定，有利于患者的康复。由于是解剖学设计，有利于钢板的微创插入，术中无须折弯，故不会影响其刚度、抗疲劳强度。目前，国内外已广泛开展了3D打印个体化内置入物的临床应用研究。
Dai等和戴魁戎等采用3D打印技术，定制个性化的半骨盆用于治疗骨盆肿瘤患者，取得了良好的临床疗效。Xu等利用3D打印技术人工定制枢椎，成功治疗1例12岁的尤文肉瘤患儿，并重建病变椎体切除后的稳定性。上述研究均聚焦于关节、脊柱等骨肿瘤治疗的个性化假体定制研究，但有关创伤骨折中个体化定制钢板的研究报道非常少。
笔者已开展了“3D打印结合个体定制钢板内固定技术在骨盆骨折治疗中的应用”的研究，术前通过计算机模拟骨盆骨折的复位，通过健侧骨盆翻转或骨折虚拟复位的方法，按照解剖复位的治疗要求虚拟定制骨盆前后环的钢板，再采用常规钢板的制作方法，一是线切割下料钢板外形，使用模具冲压成形，经过数控机床加工螺纹孔，钳工去毛刺，然后处理钢板表面光洁度，完成个性化定制钢板的制作；二是采用五轴加工中心直接雕刻出定制的钢板，再利用3D实体模型对定制钢板进行验证，可缩短手术时间，减少术中出血量及透视次数，降低了术后并发症的发生。
关于骨盆个性化定制钢板，目前处于起步阶段，有些问题还需进一步研究和验证。一是如何确定定制钢板的外形?笔者采用了镜像翻转的方法，利用健侧骨盆环模拟解剖复位的前环骨折端，但实际手术中并不一定能够达到骨折端的解剖复位，特别是当骨折严重粉碎时；同时，当双侧骨盆前环均有损伤时，亦无法采用镜像翻转。笔者也尝试通过虚拟复位骨折端指导定制钢板，对于简单的前环骨折，虚拟复位操作简单，当骨折粉碎时，虚拟解剖复位则相当困难，同样也不利于钢板的定制。因此，还需要更多的研究来比较两种确定定制骨盆钢板方法的优劣，制订更为合理的方法增加定制钢板与骨性结构的匹配性。二是定制钢板的制造。目前采用的定制钢板制作方法大约需要3d，周期较长，为了尽快使用，常规不进行力学强度的测试，而是将定制钢板较普通钢板加宽、加厚来提高其力学性能，但加厚的钢板可能会引起患者骨盆区域的突出不适，特别是瘦弱的患者。3D金属打印是个性化定制钢板的新方向，目前已广泛应用于航空航天等领域，但打印金属钢板的力学强度还需进一步的研究验证。
总之，3D打印技术应用于骨盆骨折的研究大多集中于术前评估阶段，并取得了一定的研究成果。为了更加精准地治疗骨盆骨折，3D打印技术结合个性化钢板的制备则是创伤骨科未来发展的趋势。个性化定制的钢板作为一种新型产品，一方面需要政府部门制定相应的政策法规以授权其合法使用，另一方面则需严格的技术标准和产品质量控制，需要更多的创伤骨科专家与影像科及相关器械生产厂商的通力合作，开展从钢板外形设计到个性化钢板的制备工作，并致力于临床推广应用。
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