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半月板同种异体移植（MAT）手术中，传统 2D 成像技术难以精准规划手术。研究人员开展 3D 打印胫骨模型辅助 MAT 手术的研究，结果显示该模型可优化手术规划与执行。这为复杂 MAT 手术带来新希望，提高手术精准度和效率。
在膝关节疾病的治疗领域，半月板同种异体移植（MAT）是一项重要的手术方式，它通过用健康的异体半月板替换受损或缺失的半月板，对恢复膝关节功能、维持关节稳定性、合理分散负荷以及减缓软骨退变都有着关键作用。然而，传统的二维（2D）成像技术，像磁共振成像（MRI）和 X 射线，却存在着明显的缺陷。由于膝关节的解剖结构复杂，是三维的，2D 成像难以完整捕捉其全貌，这就导致在手术规划时，半月板尺寸的估算不够精确，手术效果也往往差强人意。例如，当移植的半月板尺寸不合适时，过小将使胫股关节压力过大，加速磨损，增加移植失败的风险；过大则可能出现撞击和移位，导致关节负荷异常，同样会影响手术的长期效果。因此，寻找一种更精准的手术规划方法迫在眉睫。
来自国外的研究人员针对这一问题展开了深入研究。他们旨在探究 3D 打印技术在 MAT 手术规划中的应用效果，希望通过构建患者特异性的 3D 胫骨模型，来提升手术的精准度和效率。研究最终表明，将患者特异性的 3D 打印模型融入手术规划和执行过程，能够在涉及胫骨截骨术和前交叉韧带重建（ACL）的复杂 MAT 手术中，显著提高手术的精准度和效率。这一研究成果发表在《3D Printing in Medicine 3,2》上，为膝关节手术领域带来了新的思路和方法，具有重要的临床意义 。
在研究方法上，研究人员首先对患者进行高分辨率的计算机断层扫描（CT，扫描层厚小于 1mm ），获取患者的膝关节影像数据，并以 DICOM 格式保存。之后，利用 D2P 软件对数据进行处理，通过自动和手动分割技术生成胫骨近端的 3D 掩模，再进一步生成 3D 网格模型，并将其导出为 STL 格式。接着，使用 Geomagic? Sculpt?软件对模型进行表面和几何优化，最后通过切片软件 Ultimaker Cura 将模型转换为打印机可识别的 GCODE 格式，选用 Hyper PLA 长丝进行 3D 打印。
下面来详细看看研究结果：
- 3D 模型创建过程：通过对患者膝关节进行 0.7mm 层厚的 CT 扫描，获取数据后经一系列软件处理，成功创建出完整的 3D 胫骨模型。该模型构建过程严谨，从数据提取、分割到模型优化、打印参数设置，每一步都经过精心操作，确保模型的准确性和实用性。
- 术前规划应用：完成的 3D 模型被送往组织库，辅助选择合适的半月板同种异体移植物，提高了移植物与患者胫骨近端尺寸和解剖结构的匹配度。同时，手术团队利用模型和专业手术器械，精确规划了半月板移植和韧带重建所需的隧道位置和角度，有效避免了不同手术步骤中隧道的重叠。
- 术中应用效果：3D 模型经低温过氧化氢消毒后用于术中，作为物理模板发挥了重要作用。它帮助医生精准定位隧道、去除骨赘，并确保半月板移植物准确放置在受体胫骨上。手术过程中，医生可以根据模型预先设定的隧道位置和外部入口点进行操作，实时调整半月板根部的插入位置，提高了手术的可预测性和精准度。
研究结论和讨论部分再次强调了 3D 打印技术在 MAT 手术中的重要价值。患者特异性 3D 打印模型为手术提供了详细的解剖参考，优化了移植物选择、隧道定位和术中操作，尤其在复杂的多手术联合案例中优势明显。不过，研究也存在一定的局限性。比如，缺乏 3D 打印模型与原始 CT 扫描数据的直接尺寸验证，打印材料的选择虽然综合考虑了成本、机械性能等因素，但并非完美。此外，CT 扫描层厚的选择是在保证解剖细节和临床可操作性之间的妥协，而且数字分割和数据处理过程对技术人员的专业要求较高，限制了该技术在部分医疗机构的推广。但总体而言，这项研究为膝关节手术的精准化发展指明了方向，后续研究若能解决这些问题，3D 打印技术有望在骨科手术中得到更广泛的应用，为更多患者带来更好的治疗效果。
