快速成型技術輔助足趾移植再造拇指的臨床應用

古漢南，古小玲，郭淑女，陳瑤，王克列，袁婷，張子清

（深圳市龍崗區骨科醫院 手外科，廣東 深圳 518116）

3D 打印技術是當今比較熱門的新技術，對手外科的發展起到了非常重要的作用[1-4]。3D 打印結合數字化技術更能夠解決個性化治療的大難題[5-6]，有效地提高療效。本研究通過研究3D 快速成形技術在足趾移植再造拇指方面的應用，旨在探討該技術的臨床療效。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016 年6 月-2018 年6 月來我院治療的30 例手指缺損患者資料進行分析，按照隨機對照方法，分為觀察組和對照組，每組各15 例。男18 例，女12 例；年齡20～50 歲，平均35 歲。兩組性別和年齡差別不顯著，具有一定的可比性。所有患者手術過程順利，愈合效果較好。

1.2 研究步驟

對照組采用常規的手術方法，術前不采用3D 打印技術。觀察組術前進行了3D 模型打印，便于術中進行參考。觀察組手術方案經過醫院倫理委員會批準，患者簽署手術同意書。在觀察組病例中，按如下步驟進行研究：⑴對患者手指（圖1、2）CT 數據采集，以DICOM 格式保存；⑵把DICOM 格式的二維CT 掃描圖像數據輸入Mimics 16.0 進行編輯和三維重建，圖像編輯包括圖像分割、可視化、配準等，三維重建是由大量的各種形狀和大小的三角面片對原物件表面進行離散的近似三維模型模擬，最終以STL 格式輸出；⑶將導出的STL 數據利用快速成型機，按1∶1比例打印出患者病變實體模型（圖3、4）（打印機型號為閃鑄Finder，制造商為浙江閃鑄三維科技有限公司，打印成本約100 元人民幣，模型制作時間10 min左右）；⑷術前模擬及手術設計，直觀、清晰地顯示出患處的走向、分布，針對該模型進行術前手術模擬，明確手術路徑，驗證手術方案的可行性；⑸進行手術及評估：兩組分別進行手術及術后療效評估。

圖1、2 手指缺損術前

1.3 統計學方法

采用SPSS 18.0 軟件對收集的數據進行分析，其中對兩組獨立樣本采用t檢驗，兩組優良率比較采用卡方檢驗，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組手術相關指標比較

由兩組手術相關指標分析可以看出，3D 打印技術手指部分缺損再造手術時間短，手術出血量少，兩組比較差異有統計學意義（表1）。

表1 兩組手指部分缺損再造手術相關指標分析(±s)

表1 兩組手指部分缺損再造手術相關指標分析(±s)

注：兩組獨立樣本t 檢驗，經SPSS 18.0 進行統計學分析，P＜0.05，差異具有統計學意義

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2.2 兩組術后功能及外觀比較

術后對30 例進行5～12 個月的隨訪。按照中華醫學會顯微外科學會上肢部分功能評定試用標準及中華醫學會顯微外科學會斷指再植功能評定試用標準外觀分級（20 分）評定再造手指功能與外觀[7]，3D打印技術再造手指功能優良率為86.70%，與對照組的80.00%比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；3D打印技術手指部分缺損再造手術外觀優良率為93.30%，明顯高于對照組的66.70%，兩組比較差異有統計學意義（P＜0.05）（表 2、3，圖 5、6）。

3 結論

3.1 3D 打印技術在手指部分缺損再造術中的作用

3D 打印技術打破常規手術的二維、平面、靜態的解剖模式，而是采用三維、立體、動態的解剖模式，從任何角度、任何方向上觀察，實現手指部分缺損再造的三維可視化[8]。在3D 打印技術規劃軟件上，觀察三維解剖模型，可在術前對手術具體部位做深入細致的觀察，更加精確手術設計路徑及范圍，有利于確定手術方案，極大地提高手術質量。3D 打印技術還能精準地顯示軸型血管走向，清晰地顯示二級血管，減少醫生對經驗的過度依賴，并由此模型復制并精準地覆蓋于供區的皮膚、骨關節，由此所切取的供區組織更精準[9-10]，使再造手指更逼真，同時盡可能減輕供區無謂損傷，減少手術并發癥，提高手術效率及成活率，有效規避手術過程中因血管變異而導致切取組織瓣失敗的風險，有效縮短手術時間和減少術中出血量，將傳統“開放-觀察-手術”轉化為“觀察-開放-手術”的手術模式，極大地提高再造手術質量和治療效果[11-12]。實體模型和三維圖像相比，除了用手觸摸之外，還可以虛擬演練手術過程。3D 打印技術可將提前設計好的手術方案導入系統，進行模擬操作手術，檢驗手術方案是否可行，更好地指導臨床實踐操作。在此基礎上，術前虛擬手術排演，程序化、標準化、形象的術前設計和模擬操作，結合實際手術講解，可以讓患者和家屬更直觀地觀看模擬操作，參與手術方案設計，理解手術操作的限制、手術過程中可能出現的風險、術后易出現的并發癥等，在一定程度上減少醫患溝通的障礙，促進更有效地溝通，建立更加和諧信賴的醫患關系[13]。

圖3、4 通過 CT 數據，進行 1∶1 的三維模型重建

表2 兩組手指部分缺損再造手術功能比較（n，%）

表3 兩組手指部分缺損再造手術外觀比較（n，%）

圖5、6 術后手指功能及外觀恢復良好

3.2 3D打印技術在手指部分缺損再造術中的功能與美觀恢復

顯微外科不同于其他科室，患者大多數是因組織被機器或銳物所導致的創傷，顯微外科的手術治療需要恢復和保持功能，同時隨著人們物質文化生活水平的提高，患者對手指外觀的要求也越來越高，手指部分缺損再造手術既要重視功能恢復，又要注重外觀美觀[14-15]。研究過程中發現手指部分缺損患者多數指間血管、神經、肌腱保留比較完好，3 D 打印技術再造手指功能優良率和外觀優良率都比較高，能使患者恢復正常的功能和獲得美觀的外形。

3.3 3D打印技術在手指部分缺損再造手術應用中存在的問題

由于3D 打印技術的CT 設備資金投入大，基層醫院推廣比較困難。3D 打印技術在手術中主要應用于骨性組織，而在打印復合組織及軟組織方面比較薄弱，如何打印逼真的血管、神經、肌腱，已成為3 D打印技術在手指部分缺損再造手術中較大難題。值得注意的是，3D 打印技術是計算機技術和網絡技術相結合的產物，會受到病毒和黑客的攻擊，在客觀上存在著隱形的安全問題，而且操作人員的文化水平及專業知識的不確定性，可能會因為過程操作失誤，在主觀上也存在著安全隱患[16-17]。

3D打印技術把患者的臨床資料和照片、MRI、CT、X 線等醫學設備的DICOM 圖像一起保存，可建立3D打印技術應用手指部分缺損再造手術的臨床資料管理系統，提供統計匯總、數據對比、分析圖像等功能，構筑手指部分缺損再造手術影像學診斷和研究平臺，以便更好地進行科研和學術交流，提高資料的利用率和管理效率[18]。打印技術在設計上要加強精細化、智能化、自動化、人性化建設，進行綜合風險評估[19-20]，增強對病毒和黑客的抵御和應對功能，增加自動提醒功能，簡化操作流程，減輕醫務人員的工作負擔。從而建立手指部分缺損再造手術的規范和標準，使該技術能更好普及推廣，且安全、有效，使大部分的手指缺損患者能得到良好的再造，恢復功能與外觀。