中大医健园｜3D立体打印骨骼模型 骨科手术最新趋势

3D打印近年愈见普及，除经常涉及工业设计及模具制作，在医学上亦派上用场，由于3D打印准绳度高，能大幅减少手术时间，特别适合应用于骨科治疗上。香港中文大学医学院矫形外科及创伤学系专家，今期详细讲解利用3D打印的骨科手术过程，并细数这种立体打印技术的优点及发展新趋势。
适合复杂个案  多种骨科问题

3D打印近年大行其道，由坊间各种设计产品，以至在建筑、工业及航天科技上，均可找到3D打印的踪影，而据香港中文大学矫形外科及创伤学系研究助理教授徐振星博士表示，骨科治疗上的3D打印技术也已十分成熟，除可打印出身体不同部位的骨骼模型，更可应付多类型的骨科手术。「3D打印非常适合高难度的骨科手术，如复杂的骨折创伤、多角度的畸形手术，或是需要准确计画切割及放置植入物的骨肿瘤手术等等，3D打印均能提供协助。」

至于如何把3D打印的模型应用在手术中，徐博士指主要可分为三大方面：「第一是打印出病人的病态模型，藉此作三维的诊断及分析；第二是为病人订定三维手术计画，藉以制作度身订造的个人化手术工具组件，令手术过程更见精准；第三是遇到复杂的骨科疾病时，可在手术中使用3D打印的植入物直接放进体内。」
电脑三维重建  制作个人化工具

说到制作骨骼模型的流程，徐博士指并非只用3D打印机便可简单打印，事前还要进行周详的电脑计画。「制作3D打印的骨模型，先要拿取病人的电脑扫描或磁力共振资料供电脑作三维重建，完成后得出三维模型图，便可利用电脑工程软件制订切割平面或打钉的路綫计画，并设计出个性化的手术工具组件。当完成整个3D模型图像，才可于3D打印机打印出病人的骨模型及手术工具。」不过采用3D打印作骨科治疗，也有风险和限制。「3D打印最大的缺点在于术前的预备时间，医生需要用额外时间跟工程师一起订定三维手术计画和设计手术工具。此外，如利用塑胶物料来制作手术工具，需要预早四十八小时进行低温消毒。以往利用塑胶制作3D打印个人化手术工具，工具也有可能不够坚硬，在医生落刀时有机会出现变形，影响手术的准确度，然而现有的3D打印技术，基本上已克服上述问题。」
减省整体时间  大幅提升准绳度

论及3D打印对骨科手术的好处，徐博士提出了包括提升手术速度和准绳度等多项优点。「因为3D打印能制作个人化的手术工具，故可将准确的手术计画纳入手术过程中，例如作髋关节置换翻修手术，需要替病人拆除及更换关节，过程十分复杂，但利用了3D打印制作植入物，医生正式落刀时便可更准确及更有信心，也可避免过程中出现的风险。」此外，预先在电脑或模型上进行手术计画，也可大大缩短手术过程。「如设定切割的平面及装嵌螺丝的路綫，或是制作合乎骨体形状的钢板，这些均可提早在实验室预备妥当，到真正进行手术时，便毋须在病人体内重复量度调整，可省却许多手术时间。」

徐博士指现已有研究证实3D打印在髋关节的手术中，能有效缩减手术时间七十分钟，病人手术过程中的失血量也可减少达二百七十毫升，而面对如复杂性骨折，医生还可利用3D打印模型作更直观的诊断，甚至能测试及预演手术流程，相较过往只以传统X光或电脑扫描去观察，更能全面掌握病情。