3D打印技术辅助髋白骨折数字化内固定的实验研究

发布时间：2017-08-07 23:16

  本文关键词：3D打印技术辅助髋白骨折数字化内固定的实验研究

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【摘要】：目的:(1)探讨以三维编辑的方式进行髋臼虚拟骨折造模的方案;(2)探讨以简化多平面三维测量的方式优化设计髋臼骨折重建钢板置入位置;(3)根据重建钢板置入位置进行重建钢板折弯模块设计并3D打印,据此进行术前重建钢板折弯,并在尸体标本上验证重建钢板唯一位置的卡位效果;(4)验证术后重建钢板置入位置与术前设计一致。方法:采用14具成人骨盆防腐标本(28侧髋臼)为实验材料,经过薄层CT扫描,在Mimics14.0软件中按照Judet-Letournel分型以三维编辑的方式进行3种髋臼骨折类型的虚拟骨折造模,其中横型+后壁9例、T型9例、双柱10例。以简化的多平面三维测量方式在骨盆三维模型上优化设计钢板置入位置及螺钉长度测量。三维切割预置入钢板部位的骨块并3D打印,据此指导术前钢板的精确折弯并在标本上实施内固定物置入。术后再次进行薄层CT扫描并三维重建,将术后骨盆三维模型以STL格式文件输出至术前设计的三维模型并进行三维配准,采集术前设计及术后螺钉钉道进钉点的三维坐标值,以其差值的绝对值为实验精度指标,统计不同等级精度下的合格钉点,术前设计和术后进行卡方检验。结果:(1)总置入钢板64块,钢板位置均与术前设计的高度一致;(2)总置入螺钉339枚,没有螺钉进入关节腔;(3)进钉点术前术后XYZ轴坐标差值绝对值分别为0.35±0.29、0.32±0.29及0.36±0.30mm。卡方检验结果显示:当进钉点精度≥1.3mm时,卡方检验χ2=2.26,p0.05;(4)3D打印的重建钢板折弯模块能够指导术前重建钢板的精确折弯,使之与模块高度吻合,折弯好的重建钢板在术中能找到而且只有一个位置与之良好敷贴,实现唯一位置的卡位效果;(5)以三维编辑的方式完成了3种类型的虚拟骨折造模,其中横型+后壁9例、T型9例、双柱9例。结论:(1)基于多平面三维测量理念制定的髋臼骨折内固定置入方案,可以通过3D打印技术实现现实内固定置入,而优化的置入位置能在现实内固定置入中准确再现;(2)3D打印重建钢板折弯骨块,能指导术前重建钢板的精确折弯,且能在术中实现唯一位置的卡位效果,获得理想的形态学以及生物力学固定效果;(3)髋臼骨折数字化钢板置入的精度可用术前设计和术后的进钉点的三维坐标值的差值绝对值来衡量。
【关键词】：髋臼骨折 内固定 数字化设计 3D打印 仿真手术
【学位授予单位】：福建医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R687.3
【目录】：

• 中文摘要5-7
• 英文摘要7-9
• 1 前言9
• 2 材料与方法9-30
• 2.1 材料9-10
• 2.2 方法10-30
• 2.2.1 重建钢板的制作10
• 2.2.2 薄层CT扫描10
• 2.2.3 导入Dicom格式文件10-11
• 2.2.4 阈值设置11-12
• 2.2.5 三维编辑12-14
• 2.2.6 图像编辑14-16
• 2.2.7 虚拟骨折造模16
• 2.2.8 三维重建16-17
• 2.2.9 布尔逻辑运算17-18
• 2.2.10 简化的多平面三维测量18-19
• 2.2.11 虚拟钉道模拟19
• 2.2.12 切割重建钢板折弯模块19-20
• 2.2.13 制作打印文件20
• 2.2.14 3D打印重建钢板折弯模块20-21
• 2.2.15 术前钢板折弯21-22
• 2.2.16 髋臼尸体标本内固定置入22-25
• 2.2.17 术后X线及薄层CT扫描25-26
• 2.2.18 数据采集26-29
• 2.2.19 统计学分析29-30
• 3 结果30-37
• 3.1 实验精度30-31
• 3.2 虚拟骨折造模31-32
• 3.3 虚拟内固定32-33
• 3.4 3D打印折弯模块33
• 3.5 术前钢板折弯33-34
• 3.6 术中钢板卡位34-35
• 3.7 内固定效果35-36
• 3.8 术后CT三维重建透视图效果36-37
• 4 讨论37-44
• 4.1 目前髋臼骨折内固定存在的问题37
• 4.2 髋臼骨折内固定的研究进展37-38
• 4.3 计算机辅助导航技术38
• 4.4 髋臼骨折数字化设计的进展38-39
• 4.5 快速成型技术(RP 技术)在术前手术规划中的应用39-40
• 4.6 本课题的关键性思路40-41
• 4.7 本课题的相关要素41-43
• 4.8 本课题存在的不足43-44
• 4.9 展望44
• 结论44-45
• 参考文献45-50
• 初步临床应用50-55
• 综述55-75
• 参考文献67-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 章云童;张春才;王攀峰;汤洋;赵雪;张欣;付青格;;顶弧角的测量在髋臼骨折治疗方案选择中的应用[J];中国骨与关节损伤杂志;2012年10期

2 邓爱文;熊日波;何伟明;魏东;曾参军;;髋臼骨折中应用3D打印技术术后的康复策略[J];南方医科大学学报;2014年04期

3 熊文华;林卓锋;;经新改良的髂腹股沟入路治疗髋臼前壁和前柱骨折26例[J];临床军医杂志;2015年01期

4 张国栋;陶圣祥;郑和平;张发惠;郑晓晖;廖维靖;鲁植艳;;基于三维重建技术的股骨远端数字钢板设计[J];实用骨科杂志;2010年01期

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本文编号：637204