复杂的重建手术可以显着受益于数字化工作流程和预先规划流程，以帮助优化手术室生产力并获得出色的手术效果。在最近的一个项目中，雷尼绍利用其增材制造（金属 3D 打印）专业知识帮助威尔士大学医院 (UHW) 治疗一名患有下颌癌并需要切除受影响区域并进行重建工作的患者。

背景

该患者是一名 60 多岁的男性，他作为一名新诊断的口腔癌患者被介绍给 UHW，需要手术切除他的下颌左侧，并使用他一条腿的腓骨重建。处理他的案件的是颌面外科医生 Cellan Thomas 先生和牙科修复顾问 Liam Addy 先生。

手术需要在两个腓骨的收获部分和下颌的两个剩余健康部分之间完美配合。下颌骨板植入物需要将所有四个部分固定在一起，以便骨骼愈合和编织在一起。切除癌组织和重建的计划是在 CAD/CAM 套件上与手术团队成员一起完成的。这种团队方法是治疗成功不可或缺的一部分。

挑战

下颌植入手术是相对罕见且复杂的手术，需要庞大的手术团队。这个案子最多会涉及十个人。Thomas 先生和 Addy 先生希望控制手术室环境中可能出现的尽可能多的变量。他们希望准确地进行手术并降低传统徒手手术可能带来的风险。他们选择指定 3D 打印植入物以及切割和钻孔指南。他们还预先计划了如何进行手术。

该项目开辟了新天地，因为它提供了一种替代医院通常处理此类手术的方式。大多数医院仍然依靠内部假肢团队使用传统方法制造自己的植入物。手工成型和焊接复杂的组件可能会在手术过程中冒零件折断的风险。UHW 不愿意面对这种风险。增材制造允许将每个组件的特定和复杂的几何形状作为单件生产和制造。

解决方案

Thomas 先生和 Addy 先生选择与世界领先的设计咨询和应用研究中心——国际设计与研究中心 (PDR) 合作，该中心位于加的夫城市大学。为了实现高精度增材制造和完成数字化工作流程序列，他们选择了世界领先的工程和科学技术公司之一雷尼绍。

Thomas 先生希望利用增材制造（金属 3D 打印）植入物以及切割和钻孔导向器所提供的大大提高的准确性、强度和灵活性。他规定的程序需要设计和生产三个切割和钻孔导向器以及一个下颌骨板植入物。PDR 从 UHW 接收患者的 CT 扫描信息并将其导入 Mimics® 软件以转换为 .stl 格式，然后将数据传输到其首选的 3D 建模包 Freeform® Plus。 PDR 研究员 Eggbeer 博士将 Freeform Plus 描述为“数字粘土”。

在 Thomas 先生找到要切除的腓骨和腓骨瓣的最佳目标部分后，PDR 设计了一个切割导向器，帮助他在精确控制下切除两部分骨骼和血管结缔组织。这种控制是必不可少的，部分是为了最大限度地减少为防止发病而提取的骨骼和材料的数量，同时也是为了收获最好的骨骼和软组织，以确保重建下颌的健康血液供应，从而帮助快速恢复。

导向装置包括创新的装配设计特征，包括在骨部分和剩余颌骨部分的正确位置钻出的导向孔，以安装最终的固定螺钉。这些将与下颌植入物上的最终固定位置完美对齐。雷尼绍在其位于卡迪夫郊外米斯金附近的制造基地收到了来自 PDR 的 .stl 文件。这五个部件是在雷尼绍的 AM250 增材制造系统上生产的。

雷尼绍使用提供的 .stl 文件对钛 (Ti MG1) 金属部件进行 3D 打印，该部件已通过 ISO 10993 第 1 部分的测试。PDR 提供了腓骨、上颌骨和下颌骨的解剖参考模型，供手术团队在手术前进行练习，并在手术过程中保留在手术室中以供参考。

精确印刷的切割导向器仅在一个位置安装腓骨以消除任何错误，导向器的配合面轮廓完美，以通过临时螺钉将导向器固定到位以适合腓骨。托马斯先生能够切除腓骨和皮瓣的指定部分，这些部分经过适当的血管化以确保移植时健康的血液供应。在移除它们之前，先在腓骨的两部分中预先钻好导向孔。 Thomas 先生得到了与种植体螺丝孔相对应的切割导向器和钥匙的帮助。

手术的这个阶段导致两块骨头以正确的角度切割，以建立一个坚固的关节并帮助骨整合。当骨骼被组装以改造下颌骨时，骨骼部分之间的间隙很小，以帮助良好的整合和恢复。如果是徒手创作，这个结果是很难实现的。为了帮助 Thomas 先生移除受损的下颌部分，另外两个切割和钻孔导向器连接到下颌骨的健康部分。指南的平面有助于引导 Thomas 先生的锯子，而他使用钥匙为下颌骨板植入物预钻导向孔。

为了重建颌骨，将两个收获的腓骨和组织部分连接到剩余的健康颌骨部分，并将下颌骨板植入物固定到位以将新下颌骨固定在一起。游离皮瓣的一些软组织部分代替了去除的软组织。骨片完美贴合。使用与新钳口四个部分中的每一个中的预钻导向孔对齐的螺钉孔将板拧入到位。钥匙的设计和制造有一个三角形孔，以帮助防止钻头卡住，并允许在钻头就位时轻松转移液体；这使钻头保持凉爽，并将腓骨过热和坏死的风险降至最低。

在下颌骨板的前部和后部设计并制造了两个“推动和点击”功能，使 Thomas 先生能够知道骨骼和结缔组织已按计划定位。

结果

手术顺利进行，没有并发症，患者恢复良好，在骨头编织在一起后，他可以进行种植牙和牙桥的修复性牙科手术。手术后几周内，他就结婚了，并说他对结果很满意。这项复杂的手术准确无误，确保了整个手术过程中患者的安全，并提高了手术室急需的效率。

雷尼绍医疗牙科产品部营销经理 Ed Littlewood 说：“这是一个很好的例子，将精密工程的最佳实践应用于医院应用，以提供更好、更可预测的结果，使患者、医院团队受益并降低总体成本储蓄。”

Dominic Eggbeer 还说：“这个案例展示了在手术室中智能使用增材制造。它显示了预先计划如何节省手术时间。”

这项成功的手术为患者带来了有益的结果，并再次证明了为什么越来越多的外科医生接受 3D 建模和打印。 “装配式设计”功能有助于以更高的精度安全地交付复杂的程序。

从健康经济学家的角度来看，有 10 人参与剧院，节省的成本是可观的。 UHW 保守估计手术时间缩短了一到两个小时。可以实现可观的成本节约，这对 NHS 来说是一个主要好处。重建的准确性对患者来说是一个更大的好处。