【摘要】：背景隨著社會(huì)建設(shè)和汽車工業(yè)的發(fā)展,胸部創(chuàng)傷的發(fā)生率逐漸升高,而肋骨骨折最為常見;伴有反常呼吸的多根多處肋骨骨折(連枷胸),是嚴(yán)重的胸部創(chuàng)傷,病死率高達(dá)16%~20%~([1])。臨床上一般對(duì)于肋骨骨折移位不明顯,對(duì)胸廓穩(wěn)定無明顯影響的,多數(shù)采取鎮(zhèn)痛、胸廓外固定治療(胸帶包扎、胸部護(hù)板固定、牽引固定)、呼吸機(jī)支持等保守治療。由于采用非手術(shù)的治療周期長(zhǎng),患者要長(zhǎng)期忍受疼痛,限制日�；顒�(dòng),容易導(dǎo)致患者發(fā)生并發(fā)癥,且對(duì)患者的心理與生理均構(gòu)成嚴(yán)重的影響~([2])。隨著記憶合金、可吸收多聚左旋乳酸等新型內(nèi)固定材料的出現(xiàn),再到《injury》2016年版“肋骨骨折手術(shù)治療指南”的發(fā)布,用手術(shù)內(nèi)固定肋骨骨折來治療多發(fā)性肋骨骨折的方法在國內(nèi)外已廣泛開展,并且日益傾向于操作簡(jiǎn)單化和微創(chuàng)化~([3])。然而,傳統(tǒng)手術(shù)和胸腔鏡輔助手術(shù)均存在以下幾個(gè)缺點(diǎn):較長(zhǎng)的皮膚切口;多發(fā)肋骨或肌肉附著處骨折不可避免離斷胸壁肌肉;皮下固定材料會(huì)導(dǎo)致局部異物感;特殊部位如脊柱旁橫突關(guān)節(jié)、肩胛骨下的肋骨骨折暴露困難~([4])�！秈njury》2016年版“肋骨骨折手術(shù)治療指南”共識(shí)聲明指出:關(guān)于肋骨骨折的手術(shù)計(jì)劃及定位,許多作者提倡三維重建,包括使用3D打印技術(shù)導(dǎo)航定位,代表對(duì)肋骨骨折外科治療的新進(jìn)展;然而,并沒有相應(yīng)的臨床數(shù)據(jù)可以判斷其對(duì)定位和手術(shù)切口的直接影響及手術(shù)操作影響。因此,本課題組成員長(zhǎng)期從事胸外科臨床工作,結(jié)合臨床需要解決的關(guān)鍵問題,嘗試?yán)脭?shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)及3D打印技術(shù)診治多發(fā)肋骨骨折,并取得了精準(zhǔn)化、個(gè)性化、微創(chuàng)化的預(yù)期臨床效果。然而,使用數(shù)字化設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)診治多發(fā)肋骨骨折,國內(nèi)外未有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。技術(shù)路線研究一、數(shù)字化設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)精準(zhǔn)治療多發(fā)肋骨骨折的實(shí)驗(yàn)研究目的1.通過數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)及3D打印技術(shù)充分了解多發(fā)肋骨骨折的立體解剖結(jié)構(gòu);2.利用MIMICS 19.0軟件行三維重建,設(shè)計(jì)個(gè)性化、精準(zhǔn)化治療方案:模擬最佳手術(shù)切口及手術(shù)路徑;模擬肋骨骨折復(fù)位;選擇合適的肋骨接骨器,并模擬肋骨骨折內(nèi)固定。方法1.研究對(duì)象:根據(jù)納入標(biāo)準(zhǔn)及排除標(biāo)準(zhǔn),選取2016年1月至2018年2月廣州中醫(yī)藥大學(xué)順德醫(yī)院住院手術(shù)治療的多發(fā)肋骨骨折患者40例,均采用全麻下多發(fā)肋骨骨折內(nèi)固定術(shù),視胸腔探查需要,選擇聯(lián)合胸腔鏡下胸腔探查術(shù);前期20例患者未使用數(shù)字化設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)作為對(duì)照組,后期20例患者使用數(shù)字化設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)組。該研究通過醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審議并同意按計(jì)劃開展,并向患者簽署知情同意書。2.技術(shù)路線2.1數(shù)據(jù)采集:64排CT平掃胸部(包含所有肋骨)及各類型號(hào)肋骨接骨器,CT掃描參數(shù):120 k V,150 m A,掃描層厚1~5 mm,層距1.25mm,螺距1.375,以DICOM格式文件儲(chǔ)存。2.2三維重建:導(dǎo)入MIMICS 19.0計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件,進(jìn)行閾值分割、區(qū)域增長(zhǎng)、三維編輯等操作,依次重建肋骨骨折三維模型及相對(duì)應(yīng)區(qū)域的皮膚軟組織三維模型。其中皮膚軟組織三維模型采用可視化設(shè)計(jì)。2.3數(shù)字化設(shè)計(jì):利用重建好的三維骨折模型,在MIMICS軟件中對(duì)相應(yīng)骨折塊進(jìn)行模擬術(shù)中平動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等操作,對(duì)骨折處進(jìn)行虛擬復(fù)位,對(duì)復(fù)位好的三維模型進(jìn)行以下解剖形態(tài)學(xué)測(cè)量。2.3.1肋骨骨折處肋骨高度(最大徑h)及肋骨彎曲度(d:以肋骨骨折為中心,每5cm長(zhǎng)度上彎曲的弦高為每5cm彎曲度)。2.3.2肋骨骨折處對(duì)應(yīng)的體表皮膚位置,測(cè)量該位置在水平面至前正中線或后正中線的垂直距離(L_1)。2.4 3D打印三維骨折模型:利用重建好的三維骨折模型,導(dǎo)入3D打印機(jī)所配套的軟件MakerWare中,進(jìn)行3D打印。2.5根據(jù)以上數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)手術(shù)方案。結(jié)果1.三維重建及數(shù)字化設(shè)計(jì)結(jié)果:實(shí)驗(yàn)組均獲得了清晰的立體解剖結(jié)構(gòu)及可視化3D圖像模型,骨折定位準(zhǔn)確。2.將皮膚設(shè)置為半透明狀態(tài),在可視狀態(tài)下對(duì)肋骨骨折處進(jìn)行水平距離的測(cè)量,合理設(shè)置皮膚切口及手術(shù)入路,達(dá)到更微創(chuàng)的治療效果。3.實(shí)驗(yàn)組20例患者,總共77處肋骨骨折模擬復(fù)位均達(dá)解剖復(fù)位要求,肋骨接骨器的高度及彎曲度完全符合肋骨骨折處肋骨高度及彎曲度的要求,貼合緊密,模擬固定良好。4.實(shí)驗(yàn)組5例重度多發(fā)多處肋骨骨折患者均打印出與三維重建肋骨骨折模型高度一致的1:1 3D物理模型。用于體外模擬手術(shù),也用于術(shù)前醫(yī)患溝通及臨床教學(xué),并獲得良好效果。結(jié)論1.數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)有助于充分了解肋骨骨折的立體解剖關(guān)系,有助于肋骨骨折的精準(zhǔn)定位,有助于個(gè)性化手術(shù)方案的微創(chuàng)設(shè)計(jì)。2.通過3D打印技術(shù),可以更直觀立體的了解骨折情況,有助于術(shù)前安全評(píng)估及醫(yī)患溝通,有助于術(shù)中操作導(dǎo)航,也有助于年輕醫(yī)生的臨床教學(xué)。3.根據(jù)解剖參數(shù)的測(cè)量,有助于為后續(xù)個(gè)性化多發(fā)性肋骨骨折接骨器械的研發(fā)提供參數(shù)依據(jù),對(duì)新型醫(yī)療產(chǎn)品的開發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。研究二、數(shù)字化設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù)精準(zhǔn)治療多發(fā)肋骨骨折的臨床應(yīng)用研究目的將基于數(shù)字化設(shè)計(jì)及3D打印模型的個(gè)性化、精準(zhǔn)化的治療方案應(yīng)用于臨床多發(fā)肋骨骨折患者,檢驗(yàn)其可行性及臨床療效,實(shí)現(xiàn)多發(fā)性肋骨骨折的精準(zhǔn)治療。方法1.收集實(shí)驗(yàn)組20例患者多發(fā)肋骨骨折的64排CT數(shù)據(jù)資料,將CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件Mimics l9.0,依次三維重建肋骨骨折模型及相對(duì)應(yīng)區(qū)域的皮膚軟組織模型,其中皮膚軟組織模型采用可視化設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究部分測(cè)得的數(shù)據(jù)及個(gè)性化治療方案,應(yīng)用于臨床。2.根據(jù)手術(shù)需要,患者完成麻醉及擺好體位后,根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行體表定位肋骨骨折處,并規(guī)劃手術(shù)切口及手術(shù)入路,備好消毒過的肋骨接骨器(模擬骨折復(fù)位內(nèi)固定所選取的型號(hào)),進(jìn)行手術(shù)。通過手術(shù)切口長(zhǎng)度評(píng)估肋骨骨折精準(zhǔn)定位的效果,通過術(shù)中觀察備選的肋骨接骨器型號(hào)是否符合目標(biāo)肋骨骨折要求的符合率評(píng)估精準(zhǔn)化個(gè)性化的效果,通過觀察術(shù)中出血、手術(shù)時(shí)間、住院時(shí)間、疼痛指數(shù)、肺部感染、術(shù)后血?dú)庑鼗謴?fù)情況等判斷其臨床療效,通過胸片或CT隨訪評(píng)估其長(zhǎng)期療效。3.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析:采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件分析,計(jì)量資料用(x±s)表示,變量資料用率(%)表示;虛擬切口長(zhǎng)度及實(shí)際切口長(zhǎng)度采用Pearson等級(jí)相關(guān)分析,P0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果1.實(shí)驗(yàn)組20例患者手術(shù)切口長(zhǎng)度為(5.05±1.90)cm,對(duì)照組手術(shù)切口長(zhǎng)度為(6.50±1.95)cm,兩者具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.022)。2.實(shí)驗(yàn)組手術(shù)時(shí)間為(126.95±47.92)min,對(duì)照組手術(shù)時(shí)間為(141.65±39.87)min,雖然無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05);但實(shí)驗(yàn)組手術(shù)時(shí)間平均值短于對(duì)照組,具有一定的臨床意義。3.實(shí)驗(yàn)組備選的肋骨接骨器完全符合目標(biāo)肋骨骨折的要求,而對(duì)照組全部需要多次更換肋骨接骨器型號(hào),直至符合要求為止;具有明顯的臨床意義。4.實(shí)驗(yàn)組固定的肋骨接骨器數(shù)量為(3.85±2.21)個(gè),術(shù)中出血量為(40.25±30.93)mL,住院時(shí)間(16.25±4.19)d,術(shù)后疼痛藥使用時(shí)間(2.35±3.39)d,術(shù)后胸管拔除時(shí)間(3.10±1.77)d;與對(duì)照組對(duì)比,均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05)。5.隨訪1~6個(gè)月,兩組患者均無肋骨接骨器滑脫移位。結(jié)論通過數(shù)字化設(shè)計(jì)及3D打印技術(shù),為多發(fā)肋骨骨折患者制定的治療方案,可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、精準(zhǔn)化、微創(chuàng)化的要求。根據(jù)解剖參數(shù)的測(cè)量,有助于為后續(xù)個(gè)性化多發(fā)性肋骨骨折接骨器械的研發(fā)提供參數(shù)依據(jù),對(duì)新型醫(yī)療產(chǎn)品的開發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。
【圖文】：

2015 級(jí)碩士學(xué)位 文 數(shù)字化 計(jì)及 3D 打印技術(shù)精準(zhǔn)治療 發(fā)肋 折的應(yīng)用研究2.3.6 優(yōu)化模型:在獲取 CT 掃描數(shù)據(jù)時(shí)，雖然規(guī)定了掃描參數(shù)，盡可能的避免患者運(yùn)動(dòng)、衣物上金屬造成的偽影，仍有可能造成影響，如肋骨接骨器表面不夠光滑、平整，CT 掃描的層厚不夠薄等，都可能造成成像質(zhì)量差，重建的 3D 模型不夠真實(shí)。Geomagic 軟件剛好可以彌補(bǔ)上述不足，Geomagic studio 13.0 軟件主要通過以下步驟完成形態(tài)學(xué)的優(yōu)化：網(wǎng)格醫(yī)生，自動(dòng)分析模型中的錯(cuò)誤并糾正；通過快速光順將表面變得光滑，，如果通過以上操作處理后存在形態(tài)上的失真，可進(jìn)行相應(yīng)的手動(dòng)處理如：去除特征、砂紙等。將生成的三位模型 Binary Stl 格式文件導(dǎo)入 Geomagicstudio 13.0 軟件，進(jìn)行形態(tài)學(xué)優(yōu)化。

選擇 同閾值時(shí)，紅色箭頭所指為三 平面顯示的 組織蒙板。Figure1-2．when selecting different thresholds, the red arrow refers to the bone mask inthree different planes.
【學(xué)位授予單位】：廣西醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R687.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 樊勇;吳子祥;張揚(yáng);楊紅軍;楊超;白博;蘇菲;雷偉;桑宏勛;;術(shù)前數(shù)字化設(shè)計(jì)及3D快速成型技術(shù)輔助治療完全脫位型胸腰椎骨折[J];中華創(chuàng)傷雜志;2016年01期

2 周悅;黃華興;王巍;王偉;駱金華;;3D打印技術(shù)在外科臨床教學(xué)中的應(yīng)用[J];南京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版);2015年06期

3 唐安球;;單切口形狀記憶合金肋骨爪聯(lián)合胸腔鏡治療多發(fā)性肋骨骨折并血?dú)庑豙J];現(xiàn)代診斷與治療;2015年19期

4 郭鵬年;董樂樂;左強(qiáng);劉瑞;;3D打印技術(shù)在創(chuàng)傷骨科中的臨床應(yīng)用[J];中國數(shù)字醫(yī)學(xué);2015年06期

5 姜耀秋;;外傷性肋骨骨折應(yīng)用DR雙能量減影技術(shù)骨組織像的診斷價(jià)值[J];中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志;2015年12期

6 何哲;喬貴賓;徐恩五;;手術(shù)治療重度肋骨骨折的療效及經(jīng)濟(jì)學(xué)分析[J];中華創(chuàng)傷雜志;2014年12期

7 裴延軍;吳智鋼;;世界首例3D打印鈦合金鎖骨和肩胛骨植入手術(shù)在西京醫(yī)院成功實(shí)施[J];中華創(chuàng)傷骨科雜志;2014年05期

8 焦翔;尹向超;李冀;孫博;梁偉;;多發(fā)性肋骨骨折手術(shù)治療與保守治療對(duì)肺通氣功能影響的比較[J];中國醫(yī)師雜志;2014年04期

9 李強(qiáng);李曉斌;喬慶;陸獻(xiàn)成;;胸腔鏡輔助可吸收肋骨釘與爪形接骨板聯(lián)合應(yīng)用治療多發(fā)肋骨骨折的臨床研究[J];創(chuàng)傷外科雜志;2014年02期

10 張曉飛;黃健;任守陽;;單操作孔胸腔鏡輔助下行肋骨環(huán)抱器內(nèi)固定術(shù)治療多發(fā)性肋骨骨折[J];四川醫(yī)學(xué);2013年09期

本文編號(hào)：2686507