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人造肝脏研究进展
肝移植是目前公认的治疗终末期肝病的有效措施,但肝供体短缺成为全球移植界面临的难题.如何解决这一问题成为各国科学家研究的重点.本文从人造肝脏的培育历史出发,总结了近年来人造肝脏的研究进展,以期为人造肝脏的研究提供参考.
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3D打印干细胞技术用于组织器官重建的现状与思考
干细胞具有很强的自我更新和多向分化能力,在组织工程领域具有独特的优势.近几年来,3D打印技术在生物医学领域的应用获得快速发展,特别在人体器官打印方面的应用研究成为社会关注的焦点,具有良好的发展前景和巨大的社会价值.本文主要从干细胞的种类和来源、3D打印器官的定义、干细胞联合3D打印进行器官重建的现状和目前存在的问题等方面,阐述两项技术的结合可能产生1+1>2的效应,为组织器官重建的研究和临床应用提供新思路.
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数字骨科技术在复杂关节内骨折手术中的应用
目的 探讨数字骨科技术在复杂关节内骨折手术中的应用价值.方法 对2013年12月至2017年1月中山火炬开发区医院收治的14例关节内骨折患者采用数字骨科辅助手术治疗.行双侧肢体CT扫描,利用数字骨科软件重建患者骨骼模型,术前通过计算机分析、模拟手术复位制定三维设计手术方案,术中将3D打印个性化模板用于辅助骨折复位、截骨和内固定手术的精确实施.结果 按照术前三维设计方案完成手术,术程顺利,患者均获解剖复位.术后肢体外形对称、轴线恢复良好,接骨板、螺钉的位置、方向与模拟手术完全一致;无一例患者出现皮肤坏死、切口感染、神经血管损伤并发症.随访时间12～18个月,平均随访时间(13±4)个月.患者骨折均获愈合,骨折愈合时间(6±2)个月.末次随访时所有患者关节活动功能恢复良好.结论 数字骨科技术辅助复杂关节内骨折手术,可通过术前三维设计完善和优化手术方案,借助术中个性化模板引导实施精准手术操作,提高了手术的精确性和安全性.
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3D打印技术在桡骨远端骨折复位内固定手术中的应用
目的 探讨3D打印技术在桡骨远端骨折复位内固定手术中的应用价值.方法 选取30例正常成人双侧腕关节CT数据,应用Mimics 17.0软件建立腕关节三维模型,获取双侧腕关节解剖参数并进行比较.将2015年2月至2016年4月深圳市龙岗区骨科医院收治的79例桡骨远端骨折患者根据患者意愿分为2组,其中3D打印组采用3D打印技术辅助切开复位内固定手术,术前以健侧腕关节三维镜像为模板进行模拟复位,3D打印骨折模型,选择合适内固定物;常规手术组采用切开复位内固定手术.评估两组术中及术后疗效指标并进行比较.结果 30例正常成人双侧腕关节掌倾角及尺偏角比较,差异无统计学意义(P<0.05),表明以健侧腕关节三维镜像作为复原标准是可行的.50例患者获得随访,随访时间15~24个月,平均随访时间18.1个月.3D打印组入院至手术时间明显长于常规手术组,术中出血量、手术时间、术后15个月VAS评分明显低于常规手术组(P<0.05).两组术后掌倾角、尺偏角均较术前明显改善(P<0.05),组间比较无明显差异,但3D打印组更接近于正常水平;腕关节功能优良率3D打印组高于常规手术组(84%vs 76%),但差异无统计学意义(P>0.05).结论 与传统手术相比,以健侧镜像为复位模板的3D打印辅助下桡骨远端骨折复位内固定具有精准化、个性化的特点,尽管术前准备时间较长,但创伤小、手术时间短,缓解疼痛更加有效.
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CAD结合3D打印导航模板辅助TKA术前设计和临床应用
目的 探讨计算机辅助设计(CAD)结合3D打印导航模板在全膝关节置换(TKA)手术中的应用效果.方法 对具有TKA手术指征的患者进行术前CT扫描、三维重建和下肢解剖参数三维测量;在三维模型上选择匹配合适型号的假体,根据患者股骨髁外形和假体匹配情况,采用CAD技术设计个性化股骨远端截骨模板、股骨远端+1 mm截骨模板、外翻+1°截骨模板、外翻-1°截骨模板、股骨远端4合1截骨模板等,并通过3D打印技术制作实物模板,以引导股骨远端精准截骨.2014年3月至2016年10月采用该新方法辅助完成16例(18膝)TKA手术(3D打印组),选取同期行传统TKA手术的16例(16膝)患者纳入常规手术组.32例患者中男18例,女14例,年龄53～85岁,平均年龄(68.1±2.3)岁.记录手术时间和术中出血量,比较两组患者假体匹配、肢体力线恢复情况和手术疗效的差异.结果 3D打印组手术时间、术中出血量均少于常规手术组,两组术后3个月美国特种外科医院(HSS)膝关节评分比较,差异有统计学意义(P<0.05).3D打印组经术前三维规划预测的假体尺寸与实际尺寸一致,而常规手术组根据X线片二维图像预选假体型号,准确率仅为75％;3D打印组假体位置、型号匹配良好,常规手术组股骨假体悬挂1例、股骨皮质过度切割1例;两组下肢力线内外翻偏差≤3°百分比比较,差异无统计学意义(3D打印组94％vs常规手术组88％,P>0.05).结论 将CAD结合3D打印导航模板技术用于辅助TKA手术,可实现术前准确预选假体型号、术中精准截骨,方便可行,效果显著.
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精准截骨在膝关节骨关节炎全膝置换术中的应用
目的 观察精准截骨在膝关节骨关节炎患者全膝置换术(TKA)治疗中的应用效果.方法 选取汕尾市人民医院2013年1月至2015年8月收治的80例膝关节骨关节炎TKA手术患者作为研究对象,根据不同治疗方式,按照随机数字表法将患者随机分为观察组和对照组,每组40例.观察组基于膝关节CT数据结合计算机软件设计并3D打印出截骨导航模板,术中在导航模板辅助下精准截骨;对照组采用常规TKA手术方法.结果 随访时间12～24个月,平均随访时间14个月.观察组患者手术时间、术中出血量和住院时间明显低于对照组(P<0.05);两组患者术后3、6、12个月美国膝关节协会评分(AKS)、美国特种外科医院(HSS)评分及西安大略和麦克马斯特大学(WOMAC)评分均优于术前,且术后观察组上述评分均明显优于对照组(P<0.05);术后VAS疼痛评分及不良反应发生率两组相似(P>0.05);随访期间未有假体移位、骨质塌陷并发症发生.结论 精准截骨用于辅助膝关节骨关节炎TKA可以缩短手术时间和住院时间,减少术中出血量,有效改善患者膝关节功能,短期效果显著.
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CAD结合3D打印技术在踝关节置换中的应用
目的 探讨CAD结合3D打印技术在全踝关节置换(TAR)中的应用价值.方法 将广州军区广州总医院2010年1月至2015年1月收治的28例踝关节炎手术患者,随机分为观察组(14例)和对照组(14例),观察组在CAD结合3D打印个性化导板技术辅助下行TAR,对照组采取常规TAR.观察两组手术时间、术中出血量、住院时间及住院费用,比较两组术后Kofoed评分差异,记录术后并发症发生情况.结果 患者获随访12~36个月,平均随访时间27.3个月.两组手术时间、术中出血量、住院时间及住院费用并无明显差异(P>0.05);术后1个月、1年Kofoed评分观察组高于对照组(P<0.05);观察组术后并发症发生率较对照组低,但差异无统计学意义(P>0.05).结论 CAD结合3D打印技术辅助TAR能显著提高手术精度,改善长期疗效.
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3D打印辅助桥接内固定系统治疗股骨多段骨折
目的 探讨3D打印辅助桥接内固定系统个性化治疗股骨多段骨折的临床疗效.方法 回顾性分析湛江中心人民医院2013年1月至2015年12月收治的9例股骨多段骨折患者的临床资料.根据患者术前CT扫描数据重建股骨多段骨折模型,借助3D打印技术打印1:1实物模型,直接在模型上标记骨折线,清晰辨认移位骨折块,制订个性化固定方案并组装好桥接内固定系统各个模块,然后采用MIPPO技术进行内固定手术.记录手术时间、术中出血量、住院时间、骨折愈合时间及并发症发生情况,采用Harris髋关节功能评分及Lysholm膝关节评分评估末次随访时患肢髋膝关节功能.结果 手术时间(159±29)min,术中出血量(544±133)mL,住院时间(17±4)d.随访时间6~33个月(平均19个月).患者均获骨性愈合,骨折愈合时间(8.6±1.9)个月.末次随访Harris髋关节功能评分优7例、良2例,Lysholm膝关节评分优6例、良2例、差1例.1例术后出现膝关节僵硬,二期取出内固定时行膝关节松解术.随访期间无伤口感染、骨不愈合、内固定松动断裂并发症发生.结论 3D打印辅助桥接内固定个性化精准手术具有用时短、出血量少、安全可靠、功能恢复满意等特点,是治疗股骨多段骨折的较好选择.
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个性化定制金属置钉导板在低龄儿童上颈椎手术的初步应用
目的 利用金属3D打印技术制作个性化枢椎椎弓根置钉导板,探讨其在低龄儿童上颈椎手术中的应用价值.方法 选择1例游离齿状突合并寰枢椎脱位3岁患儿,术前行薄层CT扫描采集颈椎数据,将DICOM格式的CT数据输入计算机处理,设计出个性化置钉导板,采用金属3D打印技术制作实体导板并应用于临床手术.结果 成功制作出与靶椎体高度匹配的金属置钉导板,并将其用于游离齿突合并寰枢椎脱位低龄患儿术中辅助置钉操作.术后内固定在位良好,寰枢椎脱位复位满意,随访6个月无复发脱位,植骨已融合.结论 利用3D金属打印技术定制的手术导板具有良好的精度及机械性能,对辅助合并颅颈交界畸形的低龄儿童上颈椎螺钉置入手术具有一定的应用价值.
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3D打印辅助Sanders CT分型个性化手术治疗跟骨关节内骨折
目的 探讨3D打印辅助Sanders CT分型个性化手术治疗跟骨关节内骨折的临床疗效.方法 收集湛江中心人民医院和廉江市人民医院2014年1月至2016年1月收治的36例跟骨关节内骨折患者的临床资料,其中18例采用传统切开复位内固定手术(传统手术组),18例行3D打印辅助Sanders CT分型个性化手术(个性化手术组).个性化手术组术前采用3D打印技术制成1:1的骨折实物模型,标记骨折线,结合冠状位和轴位CT影像进行Sanders CT分型,确定需要恢复的跟骨长度、宽度、Bohler角和Gissane角,辨认关节面碎骨块移位情况,据此制定手术方案,行外侧或内外侧联合入路手术.分别记录两组手术时间、住院时间;术后1周拍摄跟骨侧位X线片,测量跟骨长度、宽度、Bohler角及Gissane角;按踝关节Kofoed评分标准评估术后6个月踝关节功能.结果 36例患者获随访10~12个月(平均10.5个月).传统手术组、个体化手术组手术时间和住院时间分别为(115±25)min和(14±4)d、(58±9)min和(14±3)d,后者手术时间更短(P<0.05),但两组住院时间比较,差异无统计学意义(P>0.05).术后1周跟骨X线片各测量指标个性化手术组更佳(P<0.05).传统手术组2例患者发生切口感染,经换药或负压封闭引流处理后痊愈.术后6个月所有患者骨折均愈合;传统手术组、个性化手术组Kofoed踝关节功能评分及优良率分别为(79±12)分和11/18、(93±14)分和17/18,个性化手术组明显优于传统手术组(P<0.05).结论 采用数字骨科技术重建跟骨骨折模型并打印1:1骨折实物模型,可在模型上标记骨折线、清晰辨认移位关节面骨折块并辅助进行Sanders CT分型,制订个性化手术方案;3D打印辅助Sanders CT分型个性化手术能够减少实际手术操作时间,获得对跟骨关节面的良好复位,提高手术的精确性和可靠性,术后功能恢复良好,是治疗跟骨关节内复杂骨折的较好选择.
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3D打印技术在踝关节骨折手术中的应用
目的 探讨3D打印技术在踝关节骨折手术中的应用价值.方法 选取5例踝关节骨折患者的薄层CT扫描数据,在Mimics 14.0软件中三维建模,然后将所有骨折块进行3D打印,并在3D打印实体模型基础上结合钢板预弯,模拟内固定植入手术,终将模拟钢板位置、螺钉方向和长度等参数应用于实际手术.结果 3D打印实物模型立体感强,可多角度、多方向显示踝关节骨折部位的形态学外观特点;能在术前明确钢板植入位置、螺钉方向和长度并完成钢板预塑形.手术过程顺利,共植入钢板9块、螺钉58枚,钢板、螺钉的植入方向及长度均与术前设计高度吻合.手术时间(48±10) min、X线照射次数(6.3±1.7)次.术后复查X线片检查显示踝关节骨折复位固定满意,钢板及螺钉在位良好.结论 应用3D打印技术制作的踝关节骨折模型可初步用于踝关节骨折的手术模拟及手术方案设计.
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3D打印技术在脊柱畸形矫正手术中的应用进展
脊柱畸形矫正手术难度高、风险大、并发症多,一直以来都是矫形外科医师面临的巨大挑战.本文在简述3D打印技术的基础上,从实物脊柱模型、置钉导向模板、个性化内植物等3方面综述3D打印技术在脊柱矫形手术中的应用现状,总结其现阶段存在的主要问题,同时展望该技术在脊柱畸形矫正领域的发展前景.
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一种新型喙锁韧带重建导向器及其钻孔精度评价
目的 设计制作一种适用于开放性手术的新型喙锁韧带重建导向器并评价其钻孔精度.方法 利用计算机辅助设计(CAD)、3D打印技术设计制作新型喙锁韧带重建导向器.在10个单侧肩关节标本(男6个、女4个)上使用新型导向器建立直径3 mm的骨隧道,测量喙突下表面骨隧道至喙突内外侧的小距离,并对导向器的钻孔精确度进行评估.结果 喙突下表面骨隧道出口距喙突外侧和喙突内侧的小距离分别为(5.7 ± 1.3)mm和(6.1 ± 1.3)mm,两者比较,差异无统计学意义(P= 0.494,t = —7.110).结论 新型导向器钻孔准确性较高,可用于喙锁韧带重建开放性手术中骨隧道的建立.
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脑干病变的显微手术治疗
目的 探讨脑干病变手术治疗及其临床策略.方法 回顾性分析采用显微手术治疗的15例脑干病变病人的临床资料,其中采用枕下后正中入路11例,枕下乙状窦后入路2例,颞下入路1例,枕下小脑幕上入路1例.所有病人术中应用神经导航技术、神经电生理监测技术、超声技术,5例病人应用荧光引导技术,2例应用3D打印技术.多学科协作(multidisciplinaryteam,MDT)贯穿所有病人临床诊疗始终.结果 病变镜下全切除9例,部分切除及活检6例.术后神经功能症状改善7例,保持不变4例,加重3例,死亡1例.随访14例,时间3个月～6年,预后良好11例,预后不良3例.结论 脑干病变手术治疗极具挑战性,严格把控手术指征,合理制定手术策略,加上个体化诊疗、MDT以及多种技术的联合应用,可有效减少手术创伤,提高手术质量,改善病人预后.
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应用3D打印颅脑模型行内镜下经鼻蝶入路手术训练
目的 应用3D打印颅脑模型加快神经外科医师内镜下经鼻蝶入路手术的学习曲线.方法 应用3D打印技术制作颅脑模型并进行内镜下经鼻蝶入路手术训练:磨除鞍底骨质,使用刮匙刮除肿瘤,使用吸引器吸除肿瘤.本研究邀请18位神经外科医师(专家组,助手组和观摩组)与5位研究生参与所有训练项目.结果 研究生组3项操作的平均得分逐渐提高,第10次操作得分比第1次有明显提高(P＜ 0.05).专家组、助手组和观摩组得分显著高于研究生第1次得分(P＜0.05),但研究生第10次操作得分显著高于观摩组(P＜0.05),且在使用刮匙和吸引器的操作得分显著高于助手组(P＜0.05).结论 3D打印颅脑模型有助于提高神经内镜下经鼻蝶人路手术的基本操作水平,具有实用、简便、经济的优点.
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一种新型肘关节旋转中心导向器的设计及制作
目的 完成一种定位肘关节旋转中心的导向器的理论设计及实物工具制作. 方法 通过检索2004年1月至2014年12月期间中国知网收录的3篇有关肱骨远端解剖测量的中文文献获得肘关节肱骨远端解剖学测量数据,结合相关参考文献进行理论研究,使用UG NX8.0软件进行导向器结构的理论设计,然后通过3D打印技术采用玻璃纤维材料制作肘关节导向器的实物工具;对于实物工具进行质量控制;招募5名健康青年志愿者通过模拟术中定位进行导向器定位精度研究. 结果 实物工具消毒前、后长、宽、高均为129、116、215 mm,无改变,且无肉眼可见形变;5名健康志愿者均获得满意透视图像,所需要的透视次数6～11次,平均8.2次;完成定位所需要总时间为442 ～ 554 s,平均489.2 s. 结论 新型肘关节旋转中心导向器设计合理、肘关节旋转中心定位精度高,玻璃纤维材料可以用于新型肘关节旋转中心导向实物工具制作.
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3D打印技术在陈旧性骨盆髋臼骨折治疗中的应用
目的 探讨3D打印技术在陈旧性骨盆髋臼骨折治疗中的应用价值. 方法 回顾性分析2006年1月至2016年1月收治的23例陈旧性骨盆髋臼骨折患者资料.根据是否使用3D打印技术将患者分为2组:应用3D打印技术进行术前计划(3D组)11例,男8例,女3例,平均年龄(33.8±4.9)岁;未应用3D打印技术(常规组)12例,男9例,女3例,平均年龄(34.8±8.3)岁.初次骨盆骨折按Tile分型均为C型.3D组和常规组患者合并髋臼骨折分别有10、11例.观察并比较两组患者手术时间、术中出血量、围手术期输血量、术中透视次数、术后疼痛视觉模拟评分(VAS)、骨盆骨折Majeed评分等指标. 结果 两组患者术前一般资料比较差异均无统计学意义(P＞0.05),具有可比性.3D组和常规组患者手术时间平均分别为(166.4±24.2)、(222.5±49.0) min,术中出血量平均分别为(2 063.6±484.3)、(2 700.0±597.0) mL,围手术期输血量平均分别为(13.2±3.2)、(17.6±4.5)U,术中透视次数平均分别为(7.4±1.3)、(1 1.7±3.6)次;以上项目两组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05).3D组和常规组患者术后分别获平均18.4、21.7个月随访.3D组和常规组患者术后VAS评分平均分别为(1.8±0.9)、(3.4±1.0)分,差异有统计学意义(P＜0.05).末次随访时3D组和常规组Majeed评分平均分别为(85.7±4.2)、(84.9±3.1)分,差异无统计学意义(P＞ 0.05).3D组患者术后无一例患者发生医源性神经、血管损伤、骨不愈合、内固定失败等并发症.常规组术后1例患者发生一过性医源性坐骨神经损伤. 结论 3D打印技术可用于陈日性骨盆髋臼骨折的术前诊断分型,充分指导手术计划,有助于术中精确复位、缩短手术时间、减少术中出血量和术中透视次数,提高陈旧性骨盆髋臼骨折患者的围手术期安全性.
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3D打印技术在Sanders Ⅲ型跟骨骨折内固定手术设计中的应用
目的 探讨3D打印技术结合数字化技术在SandersⅢ型跟骨骨折内固定手术方案设计中的应用方法与效果.方法 对2015年11月至2016年10月收治的12例SandersⅢ型跟骨骨折患者资料进行回顾性分析,男7例,女5例;年龄23 ～ 53岁,平均38.7岁;双侧跟骨薄层CT扫描数据导入Mimics软件中进行骨折三维重建、虚拟复位、数字化手术设计,用3D打印技术制作1:1大小的跟骨骨折实体模型,制作钉道导航模块,进行接骨板预塑形与模拟手术.根据术前规划进行手术,术后对跟骨形态学参数进行评价,将术后效果与术前数字化设计效果进行比较.结果 12例患者手术时间为60～90 min,平均77.9 min.术后随访时间4～8个月,平均6.2个月;患者均无切口软组织并发症发生.术后1个月B6hler角(32.6°±3.6°)、Gissane角(123.9°±9.5°)较术前(12.4°±2.1°、143.9°±7.8°)改善,差异均有统计学意义(P＜0.001).跟骨外形与术前复位模型相仿,内固定位置、钉道方向与术前设计接近.术后3个月Maryland评分平均为87.8分,优良率为91.7％. 结论 该技术从数字化设计转化出真实手术工具,有助实现SandersⅢ型跟骨骨折精准手术设计.
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3D打印截骨导板辅助治疗踝关节内骨折畸形愈合
目的 探讨3D打印接力截骨导板在踝关节内骨折畸形愈合矫正治疗中的应用价值.方法 回顾性分析2013年10月至2015年10月采用3D打印接力截骨导板辅助治疗的14例严重踝关节内骨折畸形愈合患者资料.男10例,女4例;平均年龄40.5岁(34 ～ 59岁).所有患者患踝术前行薄层CT扫描,获得胫腓骨远端的定位及截骨导板的计算机虚拟模型,3D打印出与实体骨骼尺寸一致的定位及截骨导板,在截骨导板引导下完整截除畸形愈合骨块,复位固定骨折.记录骨折愈合时间及末次随访时疼痛视觉模拟评分(VAS)、美国足踝外科协会(AOFAS)踝-后足评分、36项健康调查简表(SF-36)评分、踝关节活动度及并发症发生情况等. 结果 14例患者术后获平均28.6个月(14～35个月)随访.骨性愈合时间平均为3.7个月(3～6个月).末次随访时VAS评分[(2.2±0.8)分]、AOFAS踝-后足评分[(81.1±6.8)分]、SF-36评分[(82.5±5.2)分]及背伸活动度(27.5°±2.5°)、跖屈活动度(24.2°±6.3°)均较术前[(6.3±1.8)分、(43.1±12.0)分、(37.6±9.9)分、14.1°±3.8°、14.4°±3.9°]显著改善,差异有统计学意义(P＜0.05).随访期间未出现内固定失效或创伤性关节炎. 结论 采用3D打印接力截骨导板技术可以通过微创便捷地对踝关节内畸形愈合的不规则骨折线实行精确定位、精准截骨,实现真正意义上的解剖复位,为创伤性关节炎的防治提供新的技术手段.
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自主研发的计算机辅助设计软件/快速成型/髋臼定位器系统模拟臼杯假体精准植入的实验研究
目的 探讨自主研发的计算机辅助设计软件/快速成型/术中定位器(CAD/RP/G)系统模拟臼杯假体精准植入的准确性和临床适用性. 方法 收集2016年1月至2017年1月10例(10髋)行全髋关节置换术(THA)的髋臼形态严重畸形的髋关节骨关节炎患者的术前髋关节CT原始数据.比较自主研发的CAD软件与Mimics v17.0软件在导入这些CT数据、重建模型、分割模型、调节臼杯植入位置和导出STL文件所需的总时间;采用自主开发的DLP3D打印机与市售的Stratasys Objet30打印机、Stratasys Demension SST1200es打印机对每例患者所生成的3种髋臼模型进行RP,比较、评估这3种打印机的成型效率和精度;评估通过髋臼定位器辅助定位的模拟手术臼杯植入的精准度. 结果 自主研发的CAD软件与Mimics v17.0软件完成术前三维分析所需平均时间分别为(7.7±1.3)、(52.5±15.9) min,差异有统计学意义(P＜0.001).两种软件生成的同一患者的三维模型进行pointbased形态对比分析,平均差异为(0.072 1 ±0.069 1)mm;DLP 3D打印机、SLA打印机和FDM打印机RP髋臼模型平均耗时分别为(5.3±0.6)、(10.8±0.5)、(9.3±0.6)h,差异有统计学意义(P＜0.001).髋臼定位器辅助定位准确,臼杯在3D打印的实体髋臼模型的植入位置与目标位置差异无统计学意义(P＞0.05). 结论 自主研发的CAD/RP/G系统具有良好准确性和临床适用性,可以为臼杯假体准确安放提供新的辅助措施.
