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骨盆、髖臼骨折 3D列印有新解

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2017-05-14 12:44:43 聯合報 葉祖德 醫師 三軍總醫院骨科主任

最新3D影像模擬及列印技術,可用於骨盆及髖臼骨折病人身上。3D影像模擬及列印技術能做到術前模擬和鋼板塑形,將已塑形之鋼板植入病患體內,大幅減少手術時間。

骨盆是由左右兩側的髂骨(腸骨)、坐骨與恥骨以及後面的薦椎和尾椎的椎體所組成的圓盆狀結構,屬於人體結構學裡最複雜的部分。

構造複雜 手術難度極高

骨盆及髖臼骨折是嚴重外傷,多由直接撞擊骨盆擠壓所致,常見於交通事故和高處墜落,年輕人或老年人都可能發生。骨盆骨折創傷半數以上合併多處受傷,最嚴重的是創傷性失血性休克,及骨盆腔臟器合併受傷,救治不當,死亡率很高。

以往醫師只能透過X光片及電腦斷層掃描影像(CT)判斷骨盆及髖臼骨折的形式,雖然CT屬於三維(3D)處理,但仍是二維(2D)成像。對於執刀醫師而言,需要有很好的三維空間感,才能勉強拼湊出病人真實的受傷狀況,手術難度高。

近幾年,電腦斷層機器日新月異,透過內建強大的影像處理軟體,能建立3D影像,但處理骨盆及髖臼骨折最重要的關鍵仍是執刀者要對解剖結構非常熟悉,並且需要製成符合人體骨盆及髖臼曲度的鋼板,藉助3D影像處理及列印技術,可讓虛擬影像實體化。

以往處理骨盆及髖臼骨折,骨折復位程度會影響鋼板的擺放及曲度,而鋼板曲度往往只能在手術中決定。置放鋼板過程中,曲度常須經過多次校正才能達到服貼角度,而且透過移動式X光機(C-arm fluoroscopy)的大量拍攝,才能確保鋼板曲度、擺放位置及鋼釘長度是否合宜,這些過程極大增加手術難度。

影像模擬 減少手術時間

有了3D影像模擬及列印技術,在手術前沙盤推演,除了將骨折的骨盆以1:1比例實體印出,也透過此3D列印模型以實體模擬的方式決定鋼板最適合擺放的位置、預將鋼板塑型決定最佳曲度,甚至能做到模擬固定,決定大致的鋼釘長度。客製化的預先塑形鋼板能提供最適當的曲度、最佳擺放位置、協助骨折復位、給予最佳的固定效果。

目前在三總受惠於上述最新技術的病人已近30位,手術時間較以往大幅縮短、出血量減少、疼痛指數降低、手術後恢復快,客製化鋼板也有效幫助骨折復位及固定。未來,3D列印技術勢將擴大應用於骨科,造福更多病人。

3D列印 骨盆正面照

3D列印 骨盆正面照
3D列印 骨盆正面照

透過電腦軟體模擬,將病患電腦斷層的2D影像轉換成3D影像,並進行虛擬復位,再藉由3D列印機器印出真實大小的骨盆,有助於術前了解骨折立體概念以及術前將鋼板預先塑形及模擬擺位。此模型上為塑形後之鈦合金互鎖式鋼板固定恥骨及髖臼前柱骨折。由於此處骨盆解剖結構的特殊曲度,有實際3D列印模型比對,增進鋼板貼合度且幫助手術中復位。

側位照

髖臼的後壁或後柱骨折,往往需要特殊曲度的鋼板來固定。將鈦合金鋼板依照病人髖臼曲度塑形後,直接模擬固定在模型上,可評估鋼板擺放位置及鋼釘長度,做為術中的依據,更可避免鋼釘打穿進入髖關節的併發症。

側位照
側位照


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