中大醫健園｜3D立體打印骨骼模型 骨科手術最新趨勢

3D打印近年愈見普及，除經常涉及工業設計及模具製作，在醫學上亦派上用場，由於3D打印準繩度高，能大幅減少手術時間，特別適合應用於骨科治療上。香港中文大學醫學院矯形外科及創傷學系專家，今期詳細講解利用3D打印的骨科手術過程，並細數這種立體打印技術的優點及發展新趨勢。
適合複雜個案  多種骨科問題

3D打印近年大行其道，由坊間各種設計產品，以至在建築、工業及航天科技上，均可找到3D打印的蹤影，而據香港中文大學矯形外科及創傷學系研究助理教授徐振星博士表示，骨科治療上的3D打印技術也已十分成熟，除可打印出身體不同部位的骨骼模型，更可應付多類型的骨科手術。「3D打印非常適合高難度的骨科手術，如複雜的骨折創傷、多角度的畸形手術，或是需要準確計畫切割及放置植入物的骨腫瘤手術等等，3D打印均能提供協助。」

至於如何把3D打印的模型應用在手術中，徐博士指主要可分為三大方面：「第一是打印出病人的病態模型，藉此作三維的診斷及分析；第二是為病人訂定三維手術計畫，藉以製作度身訂造的個人化手術工具組件，令手術過程更見精準；第三是遇到複雜的骨科疾病時，可在手術中使用3D打印的植入物直接放進體內。」
電腦三維重建  製作個人化工具

說到製作骨骼模型的流程，徐博士指並非只用3D打印機便可簡單打印，事前還要進行周詳的電腦計畫。「製作3D打印的骨模型，先要拿取病人的電腦掃描或磁力共振資料供電腦作三維重建，完成後得出三維模型圖，便可利用電腦工程軟件製訂切割平面或打釘的路綫計畫，並設計出個性化的手術工具組件。當完成整個3D模型圖像，才可於3D打印機打印出病人的骨模型及手術工具。」不過採用3D打印作骨科治療，也有風險和限制。「3D打印最大的缺點在於術前的預備時間，醫生需要用額外時間跟工程師一起訂定三維手術計畫和設計手術工具。此外，如利用塑膠物料來製作手術工具，需要預早四十八小時進行低溫消毒。以往利用塑膠製作3D打印個人化手術工具，工具也有可能不夠堅硬，在醫生落刀時有機會出現變形，影響手術的準確度，然而現有的3D打印技術，基本上已克服上述問題。」
減省整體時間  大幅提升準繩度

論及3D打印對骨科手術的好處，徐博士提出了包括提升手術速度和準繩度等多項優點。「因為3D打印能製作個人化的手術工具，故可將準確的手術計畫納入手術過程中，例如作髖關節置換翻修手術，需要替病人拆除及更換關節，過程十分複雜，但利用了3D打印製作植入物，醫生正式落刀時便可更準確及更有信心，也可避免過程中出現的風險。」此外，預先在電腦或模型上進行手術計畫，也可大大縮短手術過程。「如設定切割的平面及裝嵌螺絲的路綫，或是製作合乎骨體形狀的鋼板，這些均可提早在實驗室預備妥當，到真正進行手術時，便毋須在病人體內重複量度調整，可省卻許多手術時間。」

徐博士指現已有研究證實3D打印在髖關節的手術中，能有效縮減手術時間七十分鐘，病人手術過程中的失血量也可減少達二百七十毫升，而面對如複雜性骨折，醫生還可利用3D打印模型作更直觀的診斷，甚至能測試及預演手術流程，相較過往只以傳統X光或電腦掃描去觀察，更能全面掌握病情。