本文選題：3D打印導(dǎo)引模板　切入點(diǎn)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)　出處：《南京醫(yī)科大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：目的探討個(gè)體化3D打印手術(shù)導(dǎo)引模板能否輔助兒童骨科臨床常見畸形(發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位、肘內(nèi)翻畸形)的精準(zhǔn)高效矯正以及復(fù)雜股骨頸骨折的精準(zhǔn)復(fù)位內(nèi)固定治療。方法2014年10月～2016年9月期間,共179例患者(208次手術(shù))被納入研究。發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位116例(144髖);年齡1歲6月～12歲8月(平均3.1歲);男21例,女95例;左側(cè)63例,右側(cè)25例,雙側(cè)28例;101髖行股骨近段旋轉(zhuǎn)短縮截骨術(shù),39髖行股骨近段旋轉(zhuǎn)短縮內(nèi)翻截骨術(shù),4髖行單純股骨近段內(nèi)翻截骨術(shù);67髖使用3D打印導(dǎo)引模板,77髖使用傳統(tǒng)手術(shù)。股骨頸骨折28例(29髖);年齡4歲1月～13歲9月(平均8.6歲);男13例,女15例;左側(cè)12例,右側(cè)15例,雙側(cè)1例;16髖復(fù)位后使用2枚空心螺釘固定,13髖使用兒童髖部鎖定加壓鋼板固定;13髖使用3D打印導(dǎo)引模板,16髖使用傳統(tǒng)手術(shù)。肘內(nèi)翻畸形35例;年齡4歲7月～13歲3月(平均7.5歲);男21例,女14例;左側(cè)17例,右側(cè)18例;均行肱骨遠(yuǎn)端外側(cè)楔形截骨矯形術(shù),16例使用3D打印導(dǎo)引模板,19例使用傳統(tǒng)手術(shù)。術(shù)前所有患者均行CT掃描,利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行測量分析,結(jié)合不同手術(shù)方法設(shè)計(jì)出個(gè)體化導(dǎo)引模板,3D打印機(jī)打印出疾病模型及導(dǎo)引模板,術(shù)前驗(yàn)證其匹配性并模擬手術(shù),術(shù)中使用導(dǎo)引模板輔助精準(zhǔn)截骨和內(nèi)固定的置入。手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、射線暴露次數(shù)、骨骺損傷情況等參數(shù)均被記錄。結(jié)果所有導(dǎo)航模板術(shù)中均與對應(yīng)解剖標(biāo)記匹配良好,術(shù)前規(guī)劃、模擬手術(shù)及術(shù)中操作一致。股骨旋轉(zhuǎn)短縮截骨術(shù)使用導(dǎo)引模板組和傳統(tǒng)手術(shù)組的手術(shù)時(shí)間分別為17.09±2.87min和34.87±7.99min(p0.001),股骨旋轉(zhuǎn)短縮內(nèi)翻截骨術(shù)使用導(dǎo)引模板組和傳統(tǒng)手術(shù)組的手術(shù)時(shí)間分別為22.33±5.12min 和 46.38±9.25min(p0.001),射線暴露次數(shù)為 3.61±0.78和 6.43±1.47 次(p0.001),骨骺損傷次數(shù)為 0 和 0.71±0.96 次(p=0.003);經(jīng)過6～12月隨訪,根據(jù)Mckay和Severin評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),盡管兩種術(shù)式導(dǎo)引模板使用組均比傳統(tǒng)手術(shù)組有更高的優(yōu)良率,但無顯著性差異(p0.05)。股骨頸骨折復(fù)位至空心螺釘固定完成使用導(dǎo)引模板組和傳統(tǒng)手術(shù)組的手術(shù)時(shí)間分別為13.57±1.62min和39.00±9.03min(p0.001),射線暴露次數(shù)為 3.29±0.49 和 7.78±2.33 次(p0.001),骨骺損傷次數(shù)為 0 和 2.33±1.00次(p0.001);股骨頸骨折復(fù)位至鋼板固定完成使用導(dǎo)引模板組和傳統(tǒng)手術(shù)組的手術(shù)時(shí)間分別為 25.17±3.25min 和 57.57±13.62min(p0.001),射線暴露次數(shù)為5.17±1.17和11.29±2.98次(p0.001),骨骺損傷次數(shù)為0和4.19±1.11次(p0.001);經(jīng)過6～12月隨訪,根據(jù)Ratiff評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),兩種術(shù)式導(dǎo)引模板使用組與傳統(tǒng)手術(shù)組治療效果無顯著性差異(p0.05);肘內(nèi)翻肱骨遠(yuǎn)端截骨術(shù)從暴露清晰至克氏針固定牢靠導(dǎo)引模板組和傳統(tǒng)手術(shù)組所用手術(shù)時(shí)間分別為11.69±2.21min和22.89±3.94min(p0.001),術(shù)后患側(cè)與健側(cè)提攜角差值兩組分別為1.13±1.20°和4.21±2.27°(p0.001),經(jīng)過3～6月隨訪,根據(jù)Bellemore標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估,兩組肘關(guān)節(jié)功能無顯著差異(p0.05)。結(jié)論個(gè)體化3D打印導(dǎo)引模板可以廣泛使用于兒童骨科手術(shù),具有簡化手術(shù)過程、節(jié)約手術(shù)時(shí)間、減少術(shù)中出血量及射線暴露、提高手術(shù)精確性和手術(shù)療效的優(yōu)勢,值得推廣應(yīng)用。目的通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(computer aided design,CAD)和低能量的選擇性激光熔化(selective laser melting,SLM)3D打印技術(shù)制造一種具有相對大孔和高粗糙表面的鈦合金(Ti-6Al-4V)組織工程支架,并和使用電子束熔融(electron beam melting,EBM)技術(shù)制備的支架進(jìn)行機(jī)械力學(xué)和生物活性的比較。方法所有的支架均通過計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)支架尺寸、孔徑等,分別使用SLM和EBM技術(shù)打印出支架。使用掃描電鏡進(jìn)行兩者的微觀結(jié)構(gòu)的比較;使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer,ICP-AES)分析比較兩種方法制備的支架各元素含量;比較兩者最大承受壓力及彈性模量;兩種支架均體外富集骨髓血集落(Marrow clot),體外培養(yǎng)至4周,定期檢測細(xì)胞增殖能力(CCK-8法)和活死細(xì)胞比例。結(jié)果通過SLM方法制備的支架比EBM方法制備的支架更精確,和規(guī)劃設(shè)計(jì)的誤差更小(孔徑誤差:33±20μm vs 81±37μm,P0.05;纖維直徑誤差:28±10 μm vs 87±38 μm,P0.05);兩種方法制備過程中均有一定程度的氧化,EBM制備的支架O元素含量更低(p0.05);SLM制備的支架具有更粗糙的表面,表面有較多未融化完全的微米級的顆粒,更利于細(xì)胞貼附,同樣SLM制備的支架具有更低的更接近正常骨組織的彈性模量(10.88±0.34Gpavs12.81±0.39Gpa,p0.05),但其最大承受壓力顯著小于EBM 方法制備的支架(3.48±0.21KNvs1.89±0.15KN,p0.05);兩種方法制備的支架富集骨髓血后,骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在第1,2,4周君顯著增殖,但活死細(xì)胞比例無明顯差異;CCK8方法顯示SLM方法制備的支架在第1,7,14,28天細(xì)胞增殖能力顯著高于EBM方法。結(jié)論可以使用低能量的SLM方法打印制備出相對大孔和高粗糙表面的鈦合金(Ti-6Al-4V)組織工程支架,這樣的支架具有較高的生物活性,同時(shí)具有更接近正常骨的彈性模量,避免應(yīng)力遮擋效應(yīng)的發(fā)生,但由于這種支架最大承受壓力較低,故不適合高壓力部位骨缺損的修復(fù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R726.8

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本文編號：1721294