3D掃描+3D打印技術，開啟骨科微創精準矯正手術“私人定制”時代
時間：2022-01-21 16:14 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
數字科技的發展，正在不斷改變醫療治療手段。作為一種新興的前沿技術，3D數字化為骨科醫生新型治療方式的實施提供了技術支撐，以其高效、準確的特征，助力開啟骨科微創精準矯正手術“私人定制”時代。本期將分享一則來自廣州市第一人民醫院的案例——在三維掃描和3D打印導板輔助下，實現脛骨后傾畸形微創三維精準矯正。該案例由丁煥文教授帶領的醫療團隊進行診斷及手術，樹蟻醫療團隊進行數字化設計，先臨三維進行術前、術中、術后的下肢準確三維數據的獲取。
案例背景
“醫生伯伯，我老是被同學說腿怪怪的。”在廣州第一人民醫院9歲小李妹妹對醫生這樣說道。據患者家屬描述，2016年9月小李妹妹因夾傷所致右下肢膝關節骨折，彼時當地醫院對其進行了固定手術。但術后卻逐步出現右下肢畸形，且越來越嚴重以致步態異常。
1. 矢狀面畸形：脛骨平臺后傾26.4736°
2. 額狀面畸形：內翻6°
3. 右下肢短縮畸形（41mm）
◆手術三維設計方案◆
41mm不是一個很短的距離，在手術中，不能一次性撐開和簡單的運用鋼板解決問題。因此，樹蟻團隊第一時間為小李妹妹進行了手術三維規劃，運用基于人體解剖學、樹蟻Z字截骨新方案為基礎，確定截骨位、截骨線。
確定“Z”形截骨線，確定脛骨近端及遠端
輔助右脛骨截骨導板設計并匹配、3D虛擬場景構建與樹蟻系統云端顯示
明確患情后，丁煥文教授帶領廣州市第一人民醫院臨床研究團隊制定了以下治療計劃：選用數字化3D打印技術輔助下行右脛骨遠端精準截骨矯形、外固定+術后緩慢撐開延長術。
◆3D數字化技術應用◆
術前，為了手術可以準確無誤的進行，丁教授使用先臨三維白光三維掃描技術——EinScan Pro 2X Plus多功能手持三維掃描儀對患者腿部進行掃描，為截骨設計了專用的手術輔助Z字截骨導板，并使用CAD設計和3D打印技術，精準定制手術導板和個性化外固定架，讓手術導板能夠更準確的貼合患肢，提高外固定置釘精準度，防止截骨位置發生偏差，達成微創截骨，幫助患者避免再次手術。
高精度3D數字化技術的應用優勢：
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，掃描幅面大，細節完善，精度高，單幅精度最高可達0.04mm，因此可以無創、快速高效地獲取患者腿部表面的高品質數據，形成相應的3D文件，以進行CAD設計及數據存檔。
術中，為了將設計的置釘定位導板安裝妥帖，丁教授利用掃描所獲取的3D數據在電腦上進行畸形狀態評估、輔助手術導板快速匹配和精準安放。同時，術后可將3D數據用于評估畸形矯形手術效果和引導術后矯形過程。
◆未來可期◆
丁煥文教授：現為華南理工大學醫學院教授、人體解剖教研室主任，臨床醫學和生物醫學工程專業碩士研究生導師，第二附屬醫院暨廣州市第一人民醫院骨科主任醫師。現學術任職為SICOT數字骨科學會常委、中國生物材料學會生物材料臨床試驗研究分會副主任委員、中華醫學會醫學工程分會數字骨科學組委員、中國醫師協會骨科醫師分會3D打印骨科學組委員等。
樹蟻醫療：丁教授基于自身21年研究數字化精準骨科，依靠華南理工大學醫學院虛擬應用解剖與外科手術虛擬仿真研究中心、國家人體組織功能重建工程技術研究中心，在積累了眾多數字化手術使用案例后成立的一個技術轉化型醫療服務公司。
*圖文信息來源于 廣州市第一人民醫院 丁煥文教授團隊 樹蟻醫療團隊
案例背景
“醫生伯伯，我老是被同學說腿怪怪的。”在廣州第一人民醫院9歲小李妹妹對醫生這樣說道。據患者家屬描述，2016年9月小李妹妹因夾傷所致右下肢膝關節骨折，彼時當地醫院對其進行了固定手術。但術后卻逐步出現右下肢畸形，且越來越嚴重以致步態異常。
△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行X線片、CT、MR等傳統影像檢查，患兒X線片和CT掃描二維斷面圖像均發現患者右膝有嚴重后傾畸形改變。于是，拿到CT數據的樹蟻智能數字精準外科云服務系統團隊使用建模軟件對患者的全下肢進行了精準分離式三維重建，對小李妹妹重建后的患處進行了解剖方位對齊和多方位的精準三維測量，發現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：內翻6°
3. 右下肢短縮畸形（41mm）
◆手術三維設計方案◆
41mm不是一個很短的距離，在手術中，不能一次性撐開和簡單的運用鋼板解決問題。因此，樹蟻團隊第一時間為小李妹妹進行了手術三維規劃，運用基于人體解剖學、樹蟻Z字截骨新方案為基礎，確定截骨位、截骨線。
確定“Z”形截骨線，確定脛骨近端及遠端
輔助右脛骨截骨導板設計并匹配、3D虛擬場景構建與樹蟻系統云端顯示
明確患情后，丁煥文教授帶領廣州市第一人民醫院臨床研究團隊制定了以下治療計劃：選用數字化3D打印技術輔助下行右脛骨遠端精準截骨矯形、外固定+術后緩慢撐開延長術。
△三維模擬手術效果（樹蟻系統云端數據）
◆3D數字化技術應用◆
術前，為了手術可以準確無誤的進行，丁教授使用先臨三維白光三維掃描技術——EinScan Pro 2X Plus多功能手持三維掃描儀對患者腿部進行掃描，為截骨設計了專用的手術輔助Z字截骨導板，并使用CAD設計和3D打印技術，精準定制手術導板和個性化外固定架，讓手術導板能夠更準確的貼合患肢，提高外固定置釘精準度，防止截骨位置發生偏差，達成微創截骨，幫助患者避免再次手術。
△腿部3D掃描過程
△腿部彩色3D掃描數據
高精度3D數字化技術的應用優勢：
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，掃描幅面大，細節完善，精度高，單幅精度最高可達0.04mm，因此可以無創、快速高效地獲取患者腿部表面的高品質數據，形成相應的3D文件，以進行CAD設計及數據存檔。
術中，為了將設計的置釘定位導板安裝妥帖，丁教授利用掃描所獲取的3D數據在電腦上進行畸形狀態評估、輔助手術導板快速匹配和精準安放。同時，術后可將3D數據用于評估畸形矯形手術效果和引導術后矯形過程。
△輔助導板3D掃描
△術中皮外導板使用情況
△三維預后良好（樹蟻系統云端數據）
◆未來可期◆
△小李妹妹術后三天借助拐杖落地行走
術后為了更加確保療效，丁教授常規安排了小李妹妹進行了X線片、CT掃描等術后評估檢測，證實小李妹妹右下肢的力線完全正常，手術效果良好。先臨三維提供了下肢外觀白光三維掃描，輔助術前導板定制設計、術中導板精準安放、術后評估效果及引導矯正。借助于高精度3D數字化技術，這樣一臺復雜疑難下肢畸形矯正手術得以精準、安全和輕松解決。丁煥文教授：現為華南理工大學醫學院教授、人體解剖教研室主任，臨床醫學和生物醫學工程專業碩士研究生導師，第二附屬醫院暨廣州市第一人民醫院骨科主任醫師。現學術任職為SICOT數字骨科學會常委、中國生物材料學會生物材料臨床試驗研究分會副主任委員、中華醫學會醫學工程分會數字骨科學組委員、中國醫師協會骨科醫師分會3D打印骨科學組委員等。
樹蟻醫療：丁教授基于自身21年研究數字化精準骨科，依靠華南理工大學醫學院虛擬應用解剖與外科手術虛擬仿真研究中心、國家人體組織功能重建工程技術研究中心，在積累了眾多數字化手術使用案例后成立的一個技術轉化型醫療服務公司。
*圖文信息來源于 廣州市第一人民醫院 丁煥文教授團隊 樹蟻醫療團隊
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