数字医学技术帮助足趾移植再生拇手指的探讨

前 言

随着3D打印机在上世纪90年代的出现，3D 打印技术得到了较快发展，正不断展示其广泛的应用前景。3D 打印技术在医学方面的运用主要有术前策划的应用、手术辅助器械的应用、定制假体中的应用、组织工程中及医学教育的应用。作为数字医学技术的重要组成部分，3D 打印技术可根据患者的具体情况，制备手术策划模型、定制化假体等，简化了手术操作，缩短了手术时间，提高手术质量和治疗效果，减少了手术的风险。 显微外科、手外科经过半个世纪的发展已达到了颇为成熟稳重的阶段, 其创新发展面临许多困难，如何与时俱进，将现代高新技术、新材料、新手段引入显微外科领域，进行跨领域、跨学科的合作研究, 赋予显微外科、手外科新的含义，是显微外科学科当今值得重视的一个问题与发展方向。钟世镇、陈中伟等[1]认为：显微外科领域在 21 世纪将会与高新技术紧密结合而得到全面发展。如何结合现代高新技术、数字医学技术、3D 打印技术，应用转化医学的理念，着力去解决拇手指再造目前遇到的瓶颈问题正是本课题的目的。

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第一章：CT 血管造影对足部供区 血管评估在拇手指再造中的应用

1.材料与方法

足部 CT 血管造影检查：行游离足趾移植再造拇手指手术的住院患者病例 47 例，CTA 检查前均排除有明显的甲状腺病症患者未能行 CTA 检查的患者，在造影检查前详细告知所有受检者需注意或可能出现的问题,并在书面知情同意书上签字同意。向患者解释检查中需密切配合,尽量保持均匀呼吸,避免肢体移动。告知患者注射造影剂时手臂会有轻微胀痛及全身一过性发热,以防病人 CT 检查过程中惊慌。所有患者按常规作碘过敏试验,观察 20 分钟，注意有无心悸,恶心、呕吐、胸闷、出现荨麻疹、血压下降等反应。对碘过敏试验阴性患者于肘前静脉埋置 18G套管针,使用美国 MEDRAD 双筒高压注射器注入非离子型造影剂370mgI/ml 碘海醇注射液（江苏省泰州市扬子江药业集团有限公司），然后以同等速度注入 40ml 生理盐水。

2.结果

显示为 A+或 A-的足部 CTA 图像显示第一跖背动脉的起源、骨骼三维解剖关系与术中所见高度一致。可根据 MIP、MPR图像显示出足背动脉、第一跖背动脉中心线、第 1 趾蹼处血管分支分布并测量其管径大小，在 VR、MPR 和 MIP 图像上结合横断面图像对第一跖背动脉的管径、长度测量分析，可明确血管与肌肉之间的三维解剖位置关系从而判断血管分型情况。 部分病例可很好显示表浅静脉的走行。本组 47例拇手指再造手术，术中探查第1 跖背动脉与 CTA 图像完全一致，无因第一跖背动脉缺如、过度纤细或术中发现供区血管与术前 CTA 显示结果不一致而导致需要改变手术方案或误伤血管，移植指全部成活。

第二章：数字化设计与 3D 打印技术在拇手指再造的应用45

1.材料与方法46

2.结果60

3.讨论 62

4.结论64

第三章：数字医学技术辅助拇手指再造临床应用67

1.材料与方法67

2.结果70

全文小结107

第三章 数字医学技术辅助拇手指再造临床应用

1.材料与方法

自 2021 年 12 月～2021 年 1 月，选择在我院骨科住院患者79 例，按病人入科的时间顺序每 5 个做随机分为 2 组，按 3:2 比例进入数字化技术辅助拇手指再造组与传统拇手指再造组。数字化技术辅助拇手指再造组47 例57 指，男 29 例39 指，女18 例18 指， 年龄 35±10.5 岁；传统拇手指再造组 32 例 32 指，男 22 例 22 指，女 10例10 指， 年龄37±13.8岁。两组年龄性别经检验差异无统计学意义。

2.结果

本组再造及修复的 79 例，其中 81 指切口 I 期愈合。经换药后愈合，2 指甲皮瓣移植的趾胫侧皮条部分坏死，经清除、缩短部分趾骨二期缝合后愈合。1 例移植术后 8 小时出现动脉危象，经手术探查发现动脉血栓形成。2 例术后分别 8 小时、24 小时出现静脉回流障碍，应用化学水蛭疗法放血 3 天成活。术后 79 例均获得随访，术后随访 6～24个月。数字化技术辅助再造组优良率为96.5%，传统再造组为81.3%，两种手术方法优良率比较，经卡方检验（χ2=4.105，P=0.043），差异有统计学意义，数字化设计手术的优良率较高。

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全文小结

目前我国拇手指再造技术仍然无法真正解决：手术设计目测不够精确、科学、规范，仍有盲目性，风险高，再造指功能不满意。因而手术推广困难，这是该项技术目前遇到的瓶颈问题。如何结合现代数字医学等高新技术解决以上问题是本课题的目的。 本研究应用 CTA 技术获取供区血管个体化解剖图谱，应用计算机辅助技术设计手术方案，并应用 3D 打印技术作为数字化手术方案与现实手术之间的桥梁，指导拇手指再造实施。临床上对大宗病例进行规范化再造拇手指并随访总结。 通过 CTA 检测可于术前详尽了解供区血管三维立体走向、分型，获得个体化的活体解剖图谱;；并把动静脉精准标示于供区皮肤表面，大大降低手术盲目性及手术风险，减少供区损伤，缩短手术时间。应用数字化模拟手术设计、规划，使手术方案得以最优化。采用3D 打印技术，建立伤手、指及拟再造手、指的模型，并由此模型复制并精准地覆盖于供区的皮肤、骨关节，由此所切取的供区组织更精准，使再造指外形更逼真、功能更满意，同时尽可能减轻供区无谓损伤，减少手术并发症，提高手术效率及成活率。从而建立一套完整的，规范化、标准化的手术方案，使该术式能更好普及推广。术前虚拟手术排演，程序化、标准化、形象的术前设计和模拟操作, 结合实际手术讲解, 方便教学推广及医患沟通。

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参考文献（略）