3Dスキャン+3Dプリント技術が、低侵襲かつ精密な整形外科矯正手術の「プライベートカスタマイズ」の時代を切り開く

出典: シャイニング3D

デジタル技術の発展により、医療の治療法は常に変化しています。 3Dデジタル化は、新たな最先端技術として、整形外科医が新しい治療法を実施するための技術的サポートを提供します。その効率的で正確な機能により、整形外科における低侵襲で精密な矯正手術の「パーソナルカスタマイズ」の時代を先導するのに役立ちます。

今号では、広州第一人民病院の症例を紹介します。3D スキャンと 3D プリントガイドの助けを借りて、脛骨後方変形の最小侵襲 3D 精密矯正が達成されました。この症例は丁歓文教授率いる医療チームによって診断と手術が行われ、Tree Ant Medical Teamがデジタル設計を行い、Xinlin 3Dが手術前、手術中、手術後の下肢の正確な3Dデータを取得しました。

ケースの背景

「先生、クラスメイトたちはいつも私の足が変だって言うんです」9歳のリーちゃんは広州第一人民病院の医師にそう言った。患者の家族によると、2016年9月、シャオ・リーさんの妹は圧迫損傷により右下膝を骨折し、当時地元の病院で固定手術を受けたという。しかし、手術後、右下肢の変形が徐々に現れ、さらに悪化し、歩行に異常をきたすようになりました。

△李小の足の状態、レントゲン写真。丁歓文教授の手配により、李小はレントゲン、CT、MRなどの従来の画像検査を受けた。子供のレントゲン写真とCTスキャンの2次元断面画像の両方から、患者の右膝に重度の後方変形があることが明らかになった。そこで、CTデータを入手したツリーアントインテリジェントデジタル精密手術クラウドサービスシステムチームは、モデリングソフトウェアを使用して患者の下肢全体の精密かつ個別の3次元再構成を行い、李さんの再建された患部の解剖学的アライメントと多方向の精密な3次元測定を行った。その結果、骨端線外傷と長年の四肢変形により、李さんの右下肢は41mmも大幅に短縮していることが判明した。

△臨床診断：右膝の変形
1. 矢状面変形：脛骨プラトー後傾 26.4736°
2. 前頭面変形：6°内反
3. 右下肢の短縮（41mm）

◆手術3D設計プラン◆

41mmは決して短い距離ではありません。手術の際、一度に隙間を広げたり、鉄板を使ったりするだけでは問題は解決しません。そのため、Tree Antチームは直ちに李姉妹の3次元手術計画を実施し、人体解剖学に基づいた新しいTree Ant Z字型骨切り法に基づいて骨切り位置と骨切りラインを決定しました。

「Z」字型の骨切り線を決定し、脛骨の近位端と遠位端を決定します。

右脛骨骨切りガイドの設計とマッチング、3D仮想シーンの構築、TreeAntシステムクラウドディスプレイの支援

丁歓文教授は患者の状態を明らかにした後、広州第一人民病院の臨床研究チームを率いて、デジタル3Dプリント技術を使用して、正確な右脛骨遠位骨切り術と矯正、外固定+術後の緩やかな牽引と延長を支援するという治療計画を策定しました。
△3Dシミュレーション手術効果（Tree Antシステムクラウドデータ）
◆3Dデジタル技術応用◆

手術前に、手術が正確に行われるよう、丁教授はXinlin 3D白色光3Dスキャン技術であるEinScan Pro 2X Plus多機能ハンドヘルド3Dスキャナーを使用して患者の足をスキャンし、骨切り術用の特別な手術補助Z字型骨切りガイドを設計し、CAD設計と3Dプリント技術を使用して手術ガイドとパーソナライズされた創外固定器具を正確にカスタマイズしました。これにより、手術ガイドが患肢に正確にフィットし、創外固定釘の配置精度が向上し、骨切り位置のずれを防ぎ、低侵襲骨切り術を実現し、患者の再手術を回避できるようになりました。

△脚の3Dスキャンプロセス△脚のカラー3Dスキャンデータ高精度3Dデジタル化技術の応用利点：

EinScan Pro 2X Plus多機能ハンドヘルド3Dスキャナーは、非接触型白色光スキャン技術を採用しており、スキャン領域が広く、細部まで完璧に、高精度です。単一フレームの精度は最大0.04mmに達します。そのため、患者の脚の表面の高品質データを非侵襲的に、迅速かつ効率的に取得し、CAD設計やデータアーカイブ用の対応する3Dファイルを形成できます。

手術中、設計されたピン位置決めガイドを適切に設置するために、丁教授はスキャンから得られた3Dデータを使用してコンピューター上で変形を評価し、手術ガイドの迅速なマッチングと正確な配置を支援しました。同時に、3D データを使用して変形矯正手術の効果を評価し、術後の矯正プロセスをガイドすることもできます。

△補助ガイドプレートの3Dスキャン△手術中の皮外ガイドプレートの使用

△3D予測は良好（Tree Ant Systemクラウドデータ）
◆将来は明るい◆

△手術から3日後、李さんは松葉杖を使って歩けるようになりました。手術の効果をより確実にするために、丁教授は李さんにレントゲン、CTスキャンなどの術後評価検査を受けさせ、李さんの右下肢の力線が完全に正常で、手術が有効であったことを確認しました。 Shining 3D は、下肢の外観を白色光で 3D スキャンし、術前ガイドのカスタマイズ設計、術中ガイドの正確な配置、術後の効果評価と修正ガイダンスを支援します。高精度の3Dデジタル技術の助けを借りて、このように複雑で困難な下肢変形矯正手術を正確かつ安全かつ簡単に行うことができます。

丁歓文教授：現在、華南理工大学医学部教授、人体解剖学教育研究部門主任、臨床医学および生体医工学修士課程学生の指導医、第二付属病院および広州第一人民病院整形外科主任医師。彼は現在、SICOT デジタル整形外科学会の常任委員、中国生体材料学会の生体材料臨床試験研究部門の副会長、中国医師会の医療工学部門のデジタル整形外科グループのメンバー、中国医師会の整形外科医部門の 3D プリンティング整形外科グループのメンバーなどを務めています。

Tree Ant Medical：丁教授は、デジタル精密整形外科における21年間の研究を基に、華南理工大学医学部の仮想応用解剖学および外科仮想シミュレーション研究センターと国家人体組織機能再建工学技術研究センターに依頼し、数多くのデジタル手術のユースケースを蓄積した後、技術変革志向の医療サービス会社を設立しました。

*写真と文章は、広州第一人民病院の丁歓文教授率いる樹木アリ医療チームによるものです。

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