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Sonoma借3D打印快速推广先进手术技术

2016-08-09 09:20
络遇
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  Sonoma Orthopedics Products是一家致力于研究可用于踝关节、手腕、锁骨骨折修复等手术的髓内装置的开创性技术公司。传统上,人们通常认为上述骨骼尺寸太小而无法在手术中使用髓内装置。

  据了解,传统上,当患者需要用手术对锁骨、手腕或踝关节进行骨折治疗时,医生通常会采用钢板固定的治疗方法。也就是说医生会在患者受损的骨头上做一个大的切口,然后将金属固定装置安装到切口上来达到固定断骨的作用,直至患者痊愈。而在另一方面,像股骨(大腿)或胫骨(胫)这样更大的骨头,他们会采用不同的技术来治疗,这种技术被称为髓内固定,是将一种特殊的针放在骨髓管内,使创伤更小、更精确。并且只需要很少的硬件。髓内固定是更有效的治疗方法,但医生一直避免在锁骨、手腕等小骨头的手术中使用该方法。

  在一个髓内固定的标准流程中,为了使髓内针能精确的放入受损骨头,医生需要使用专用仪器在受损的骨头上划出小切口,将骨髓针插入骨腔来使骨头的两端对齐,然后小螺丝就会从骨头外部穿入将装置放置到位。

  医生通常认为锁骨、手腕和脚踝骨太小而难以施行髓内固定。但是现在由Sonoma发明的一种新的髓内固定方法可以改变这一切。Sonoma专有的针技术能在骨头表面使用固定夹具来代替螺丝。这些夹具能精准对齐并精确固定骨折的骨头。Sonoma快速发展的秘密就是使用3D打印骨骼,这些骨骼由Stratasys的增材制造设备3D打印而成。

  Sonoma想要培训大量的外科医生,使之尽可能地使用Sonoma的新技术,但这样做需要对这一课题进行实践。因为可使用的人类尸体的数量非常有限,并且泡沫型人工骨骼不能重现某些骨折的特性,因此获得一种逼真地、能模仿多种骨折情况的替代品成为当务之急。“通常我们会使用通用的泡沫模型或尸体进行训练,但是这两种情况都会遇到问题,”Sonoma的高级项目工程师Stephen McDaniel说。“正确的利用尸体的特性是不可能实现的,并且,当特定的细节具备的时候,以泡沫的形式实现再创造会很困难或者很耗成本。”

  幸运的是,对于Sonoma来说,用3D打印来制造骨折模型是一种可行的、高性价比的方法。可以直接根据数字数据来制造模型,并可以对骨折模型进行质量控制,模仿各种骨折之间重要的、细微的差别。最重要的是,这些3D打印模型可按需要进行打印,以反映患者的具体骨折情况。Sonoma也收集了广泛的CT扫描数据来帮助医生研究并找到一个合适的骨骼模型。

  Sonoma现在将3D打印作为一种解决方案,来解决培训模式、原型和实验工具的小批量生产的问题。“有了3D打印,我能将模型送到 Stratasys公司并且能用非常快的速度在几天之内完成一个新的测试,”McDaniel说,“我们没有制造这些内部原型机的能力,但我们能采取常规手段来使我们产品的更新速度更快。我可以简单的使用CT扫描和髓内器械,并确定这个模型是不是真正合适的模型。”

  为了最大的发挥增材制造的潜力,Sonoma采用了一系列的、针对不同项目的3D打印技术。有些骨折模型使用光固化技术( Stereolithography technique),该技术适用于大型的、精细的轻量级部分的制造。 Stratasys公司已经为Sonoma研发出可以打印20 x 20 x 20 cm规格的光固化3D打印机,这种特殊的打印机对Sonoma来说作用很大。“我们打印大规模骨折模型的目的是为了展示螺钉在手术中的应用,并展示骨折是如何被修复的,”McDaniel解释道。“我们称该模型为Bigfoot,Bigfoot就像是一个牵引光束,吸引医生到我们的摊位。”

  在McDaniel的记忆中,有一个特殊的外科手术。一名患者在锁骨骨折痊愈后,又遭遇了锁骨骨折。CT扫描后,医生发现了患者骨头上的一个异常,这是使她一直身体不适并且不能正常行走的原因。重新愈合裂隙需要使用一种新方法,那就是 Sonoma的开创性髓内固定技术。

  “为了医生能够更好的比较,我们制作了病人的完整的锁骨模型和锁骨骨折及愈合的模型,”McDaniel说,“我们通过Stratasys公司来制作锁骨骨折模型,这样医生可以把模型拿在手中来感受,这是X光无法带给医生的直观的体验。”

  在对病人进行治疗之前,医生能够使用这种3D打印模型来模拟练习。这种方法的使用使得手术非常成功。病人能够正常走路并回归正常生活。Sonoma表示将继续使用3D打印技术来制造手术模型,因为这些模型可以在几天内被制作出来,但是对病人和医生有巨大的帮助。

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