3D打印手术导板助力整形业

中国美容行业是继房地产、汽车、旅游、电子通讯之后的五大消费热点，且日益散发出的诱人前景。随着人们对精神生活要求的提高，拥有一个美丽的外貌无论是从增加自信以及更加有助于提升生活品质来说，选择整容是个不错的选择，据不完全统计目前中国每年的整容手术实施次数已经达到千万级别。那么问题来了，整容真的可以让我们绝对变得美丽么？ 客观的说，结果离现实还是有距离的。

对于我们来说，整容大国的“风扇大妈”曾将让很多人闻整而色变，在整容大国还是如此，何况是其他呢？

其实，整容就像是雕刻作画一样，艺术家们靠灵感与手感来完成心目中的作品，而医生们用手术刀完成你心目中的作品。

但是，手术毕竟关系着我们的身心健康，正如如今的机器人手术一样，人们心中充满恐惧，何况于感觉二字？

怎样才能精准的完成一台手术呢？除了医生的经验和技术，在复杂手术中使用3D打印的手术导板也是实现精准手术的保证。

今天南极熊让你了解北京协和整形医院是怎样借助3D打印手术导板成功完成一台面部重建手术的。

手术详解

1手术挑战与风险

在这台手术中，医生需要切掉下巴骨骼，并使用植入物将切下的骨骼重新固定到指定位置。手术过程中既要做到面部组织、神经不受损伤，又要保证患者面部的修复效果，手术的难度和不确定性非常高。面对这样的复杂手术，如果仅依靠医生的经验和技术，无疑是一个很大的挑战。因此，医疗团队使用手术导板作为切割和固定骨骼的工具，提高手术精准性、降低风险。

2采用即刻叁三维手术指导

术前，根据患者的CT影像使用即刻叁三维转换技术，将平面数据转换为三维立体模型，在这个模型上进行精确计算模拟切割并根据最优切割效果进行智能导板生成。

3导板输出

4手术使用

晕血者请做好准备！

到此，3D手术导板辅助手术主体工作完美收官！各位熊熊可以看出，在精确制导下，手术变得更加准确可控。其失误及风险也降到了一个极低的程度，还有哦，手术时间也缩短了三分之二哦！经过南极熊的分说，3D手术导板与传统手术相比的有何优略一目了然！

即刻叁医疗平台

即刻叁医疗平台充分利用互联网技术，创新机制，有效资源整合，为医生提供全新的诊疗技术服务。即刻叁医疗平台通过医学成像信息（如CT、MRI、PET），智能还原、重构目标器官的三维场景，在此基础上基于互联网移动端展示技术为医生之间及医患之间搭建一种更高效更专业的远程医学诊断平台及医疗三维模型库。

即刻叁医疗平台为北京即刻叁医疗成像技术服务有限公司搭建医疗影像数据平台，即刻叁深耕3D行业多年，与人社部为多所高校提供3D教学技术支持，中国3D产业联盟常任会员单位。中国欧美同学会医师协会战略合作伙伴，AutoDesk中国区合作伙伴，公司致力于3D技术在医学领域的应用开发，整合相关行业专家，为专业医生和病患提供了高效率、低风险的专业工具和后台数据服务的支持。

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3D打印导板在手术中的应用


随着3D打印技术的推广使用，基于3D打印技术的手术导板设计、制作工艺孕育而生。手术方案设计是结果，而导板则是达到这种结果的方式，因此，导板是手术设计的逆向工程产物。在手术设计的同时，即可在设计方案的基础上完成导板的设计，生成文件用于3D打印加工。加工好的导板能够在手术过程中还原手术设计方案，引导手术者顺利的按照手术前的设计进行手术操作。

材料与方法
1纳入标准及手术前的数据准备

　　手术前对手术所操作部位进行薄层CT平扫，层距要求0.625mm，必要时同时扫面健侧骨组织，将扫描所得的数据以Dicom3.0格式存储与移动介质(光盘或移动硬盘)中，转存到手术设计所使用的电脑中，同时准备MR及SPECT/CT的Dicom3.0格式文件，储存在电脑中。

2 手术前设计及导板加工

　　手术设计使用Materialise Mimics 10.01，将薄层CT以lossless格式导入软件，对手术区域进行表面三维重建，结合MR、SPECT/CT等其他影像学资料协助确定肿瘤边缘，再根据肿瘤性质确定切除或刮除范围。使用定位线标记切除范围，将骨组织与标记线的三维模型以STL文件格式导入到Materialise Magics 16.0。在软件中选取手术时能够显露的骨组织表面，通过逆向工程技术求得反向模型，确保导板模型可以直接吻合于骨表面，将标记线的位置设计成圆孔(图1e)，如使用金属材质，可设计成方形扁槽(图2c)。重建设计需要大段异体骨时，同时在数字化骨库中选取合适的异体骨(图1b)，比对截骨后缺损情况设计修整方案，使用如上方法再次设计异体骨截骨导板。设计好的导板生成STL文件转入3D打印设备。

图1：患儿10岁，男性，右髂骨尤文肉瘤。

图说 1a手术前MR,1b匹配的异体骨,1c设计的截骨形态,1d截骨标记线,1e导板设计方案,
1f导板在异体骨表面贴附情况,1g切除的肿瘤与修整好的异体骨,1h手术后骨盆平片可见
肿瘤切除完整，重建稳定。

图2：患儿6岁，男性，右肱骨近端骨软骨瘤。



图说 2a手术前X线片，可见右肱骨外侧骨软骨瘤;
2b手术设计切除肿瘤并最大程度保留骨骺，并设计金属导板;
2c3D打印加工好的金属导板及ABS试模;2d术中导板引导摆锯截骨;
2e肿瘤切除后验证，可见按手术设计完整切除;
2f术后X线片可见肿瘤切除彻底，重建稳定。

　　本研究使用的4种3D打印技术设备分别为：熔融沉积成型 Inspire S250(北京太尔)，光固化立体成型 ProJet 3510SD(ProJet)，三维印刷工艺 ProJet 460Plus(ProJet)，选择性激光烧结 LSF-IV(西安铂力特)，所使用材料分别对应为ABS树脂9例、光敏树脂14例、石膏5例、铝合金3例。导板加工完成后，使用对应方法除去支撑材料，贴骨面及导孔与手术前设计方案比对无误后，消毒封装。

3 手术中应用

　　手术操作按照正常流程消毒铺无菌单，按计划做切口并显露骨面，将导板贴附于骨面后，使用克氏针将导板固定于骨面，再打入标记位置所需的定位针，使用手术中透视确定克氏针位置及标记范围无误差。去除导板，依据定位针所指示位置进行截骨或刮除病灶。术后重建过程中，大段异体骨的修整也按照术前计划使用导板进行。重建结束后，透视证实肿瘤切除完整、内固定位置确实后，逐层关创，无菌包扎。

4 术后验证及统计学分析

　　分别记录每类导板的制作加工周期， stl文件交接时间起开始计时，得到去除支撑的成型导板结束计时，通过导板加工周期对比分析4种3D打印方法的效率。同时记录术前设计时间(min)、手术时间(min)、术中透视次数等数据，选择我院同期、同部位、同类手术作为对照组，分别使用配对T检验分析，统计分析使用SPSS19.0。手术后拍摄患者X线片及CT验证肿瘤切除及重建效果。

结果全部31例患者均计划进行手术前设计、导板设计，并成功进行导板制作，消毒合格后，应用于手术。所有手术的骨面显露范围均达到手术前涉及范围，全部导板均能正常安装于骨面，其中3例在术中操作时发生导板断裂变形，ABS树脂1例，石膏2例，导板断裂后，严重影响定位精度，转变成按照常规方法继续行手术治疗。

3d打印导板优势与特点

   数字化的手术辅助定位系统，可以帮助医生将手术前的设计方案完整、准确的导入到手术中。目前较为流行的手术定位系统有：术中计算机辅助导航、术中导板等，这些辅助定位系统各有利弊，在不同部位的不同手术中各有优缺点。总体来说，计算机辅助导航定位精确，术中操作灵活性强，具有很强的应变性，术中可以给与实时的图像支持，切除后可验证范围;但其硬件投资较大，操作学习曲线长，术中定位装置的安装会照成二次损伤。导板的优势在于设备价格低廉，术中定位准确，不造成过多损伤;但对术前设计环节要求较高，设计耗时较长，且术中一旦手术方案变化，导板将不能继续使用。两种系统互有长处，只要能够依据具体手术部位和方式做出选择，就可以充分发挥二者的优势。

　　作为一种简单可行的方式，术中导板系统可以很好的将手术前的设计方案带入手术中，辅助医生按照设计完成手术操作。在手术前的个体化设计中，使用定位线可以轻松而简单的标记肿瘤范围、确定截骨角度、引导内固定安装等等，但术前精确到毫米级的手术设计很难在手术时实现。手术导板的设计原理就是设计出一个曲面，使得这个曲面能够很好的贴附于手术中显露出的骨面，贴附应具有位置唯一性，固定好的导板应不易移动位置，同时导板上还带有引导细克氏针的孔洞，通过引导，将克氏针固定于骨组织，去除导板后，可使用磨钻或摆锯进行截骨，范围较小的良性病变也可定位后直接使用刮勺刮除。总之，设计导板合理的导板可以将手术前的设计准确的带入手术中，而且随着3D打印技术的逐步普及，导板的加工难度逐渐降低，因此手术导板技术已成为基层骨科医生的最佳选择。

　　手术导板系统的最重要环节是设计，在导板的设计阶段需要同时关注几个方面问题：1、手术方式、部位，2、显露部位软组织，3、加工工艺。并非所有类型手术都适合使用导板，要根据手术的方式决定是否需要手术前设计以及术中的准确定位，患处骨组织的表面唯一性也是导板设计的关键，一般来说，长骨中段手术不适用导板。一般导板的设计均直接贴附于骨面，手术过程中软组织的成功剥离尤为重要，有些手术部位的软组织无法剥离，需要在导板设计阶段考虑回避。导板的不同材质也决定了导板的设计，使用ABS树脂及石膏时，厚度应不小于5mm，以保证强度，光敏树脂不小于3mm，金属可以更薄;定位孔的设计也不同，非金属材料一般做孔引导克氏针，金属导板因强度大可以在手术中直接引导摆锯。

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