医学插画及其新可视化模式在解剖教学和临床中的应用进展

目的 总结医学插画的历史及其新可视化模式在解剖与临床中的应用。方法 以“医学插画” “解剖插画”以及“medical illustration”“medical illustration and three-dimensional”“medical illustration and virtual reality”为中英文关键词,在中国知网、万方数据和PubMed等数据库中检索2020年1月前发表的与医学插画历史、现状及其新可视化模式相关的文献,检索到文献634篇,剔除内容不符、无法获取全文、重复研究以及设计缺陷的文献,最终纳入32篇文献,对其进行总结分析。结果 从手绘解剖插画到大体解剖图谱,再到三维虚拟解剖模型、3D打印解剖模型及虚拟手术解剖,技术推动了解剖学的发展,为医学专业人员学习解剖提供了便捷,也改变着解剖学的教学方式和外科的培训模式。结论 医学插画的新可视化模式在解剖教学与临床培训中有很好的应用前景,如何利用这些新模式来创造更高效的教学工具,改进外科训练模式,有待进一步的探索。     

3D打印技术在脊柱外科中的应用进展

总结国内外脊柱外科,特别是在复杂脊柱疾病中（尤其是严重脊柱畸形和脊柱肿瘤）使用3D打印技术的文献,重点关注提到的3D打印种类、具体应用方法、治疗效果以及成本效益分析。对在脊柱外科手术中使用3D打印技术的文献进行电子检索,国内文献使用中国知网数据库进行检索,国外文献使用PubMed以及Web of Science数据库进行检索。检索词为:脊柱外科、3D打印技术、增材制造、快速成型、脊柱畸形、脊柱肿瘤;英文词为:Spine、Scoliosis、Spinal Tumor、3D printing、Additive manufacturing、Rapid prototyping。并对纳入的文献进行分类总结,检索到文献116篇（中文72篇,英文44篇）,进行全文阅读分析后纳入文献35篇（中文15篇,英文20篇）。根据文献内容将3D打印应用分为手术导板、解剖模型以及个体化植入物。纳入文献提到的优点主要有减少手术时间、出血量、术中照射次数以及手术并发症发生率、改善治疗效果、提高患者满意度等。主要局限在于该技术目前缺乏统一标准、额外的打印费用、增加的学习成本、设计3D打印物耗费的时间以及植入物远期可靠性等。3D打印技术在脊柱疾病的治疗中确有价值,但在常见脊柱疾病中使用3D打印技术的意义和价值并不大,只有在较为复杂的病例中使用这项技术才能符合成本效益原则。     

全髋关节置换术中髋关节旋转中心重建方法的研究进展

目的 总结全髋关节置换术中髋关节旋转中心（HJC）重建方法的相关研究进展。方法 在PubMed、中国知网、万方数据等数据库,分别以“旋转中心”“髋”“置换”以及“rotation center”“hip”“replacement”等为中英文关键词,检索2005年1月—2021年8月关于全髋关节置换术中重建HJC方法研究的相关文献,共检索到652篇,剔除内容不符、质量较低、重复研究、证据等级不高、无法获取全文者,最终纳入43篇文献,对其进行归纳总结。结果 常见的HJC重建的相关解剖标志有大粗隆顶点、小粗隆顶点、髋臼切迹、卵圆窝及髋臼泪滴等,参考对侧大、小粗隆顶点以及它们至HJC的距离有助于重建股骨头旋转中心,参考髋臼切迹、卵圆窝及髋臼泪滴等解剖标志有助于重建髋臼旋转中心。3D打印技术通过打印个体化的髋臼模型而准确定位HJC、制作髋臼定位器和股骨头假体定位器,并能为术者提供模拟手术的机会,使手术更加精确化和个体化。计算机辅助导航系统分为图像依赖型和非图像依赖型2类,其工作原理是通过定位点对解剖标志进行注册,建立髋关节模型、定位HJC：前者定位HJC的依据是患者术前的影像学资料,可能因图像显示与实际情况略有差距而影响HJC定位的准确性;后者是参考手术区域解剖标志定位HJC,具有更高的定位精确度。机器人辅助全髋关节置换术系统使用计算机软件,将患者的影像学解剖信息转换为虚拟的、个体化的骨盆三维重建图像,用以规划植入物的最佳定位,术中机器人设备精准地执行个体化手术计划,可提高髋臼假体定位和HJC的精度、降低假体脱位率。结论 全髋关节置换术中,针对患者髋关节解剖结构特点,选择合适的解剖学标志和解剖学参数,结合3D打印技术、计算机辅助导航技术、骨科机器人等数字化技术,可以实现HJC的精确重建。     

数字化设计导航模板辅助儿童肘内翻截骨术的应用研究进展

目的 总结数字化设计导航模板在儿童肘内翻矫形截骨术中的研究进展。方法 在中国知网、万方数据库、中国生物医学文献数据库和Web of Science、PubMed、EMBASE数据库上进行文献检索,分别以“3D打印”“导航模板”“数字化”“三维重建”“矫形”“肘内翻”和“3D printing”“navigational template”“three-dimensional reconstruction”“orthopedics”“cubitus varus”为中英文关键词,检索2010年1月—2020年4月有关数字化设计导航模板辅助儿童肘内翻矫形截骨术的中英文文献。从数字化设计导航模板在儿童肘内翻的畸形评估、术前模拟、导航模板设计、术后效果、应用优势与局限性等方面进行归纳总结。结果 根据纳入及排除标准,最终纳入35篇文献(英文27篇,中文8篇)。相比传统手术,数字化设计导航模板应用于儿童肘内翻截骨,术前矫形能准确地进行肘部畸形三维评估,使得术中操作与术前模拟一致,可实现个性化矫形,截骨精准、创伤小,但手术成本较高。结论 数字化设计导航模板辅助儿童肘内翻截骨矫形具有较好的手术效果和应用前景。     

数字及逆向工程技术在复杂骨科应用进展

背景：医学数据可视化技术的快速发展及不断对医学领域地渗透,尤其使脊柱外科在诊断和治疗上发生了根本性地改变,朝着“精确化、个性化、微创化”方向发展,已成为临床骨科治疗中不可或缺的重要手段。 目的：通过对数字技术在复杂骨科应用进展,明确研究突破口。 方法：由第一作者在PubMed数据库、万方数据库、维普数据、中国知网库检索,时间范围为1990/2011。检索词为“个性化的定位导航模板,数字解剖模型,螺钉内固定术,逆向工程技术,快速成型技术”。纳入标准为导航模板制备工艺及技术的研究、有限元相关理论的研究、实验及临床应用。排除标准为与此文目的无关、较陈旧的文献和重复同类研究。 结果与结论：利用数字化技术重建的导航模板为骨科螺钉内固定的定位、定向固定提供了一种新的方法。通过数字化重建技术可以制作个体化导航模板,将模板紧密贴合于相应的解剖结构上进行导航穿刺,即可完成对术区的准确定位和定向。对复杂骨科手术,尤其是解剖结构畸形变的患者有着不可替代的意义。为临床手术设计奠定良好的基础,提高准确性和安全性。     

3D打印技术在胫骨平台后柱骨折诊治中的应用优势与展望

文题释义： 3D打印技术：3D打印技术作为一项新兴技术,目前已经广泛应用于骨科临床。主要以三维CT数据建模,利用计算机辅助设计,以离散•堆积/黏合成型技术为原理,打印出1∶1的解剖结构实物模型。 个性化治疗：以目前医疗技术发展状况为背景,运用3D打印技术打印实物模型进行诊断和术前规划,为患者量身设计个性化治疗方案,以达到临床治疗效果的一门新型定制医疗技术。 背景：3D打印技术的临床应用为胫骨平台后柱骨折手术微创化、个性化治疗,提供了有效的辅助手段。 目的：归纳胫骨平台后柱骨折的诊治现状,展望3D打印技术在胫骨平台后柱骨折诊疗上的应用前景。 方法：通过计算机检索CNKI、万方、PubMed数据库,检索词为“胫骨平台骨折、后柱、3D打印技术、tibial plateau fracture、posterior column、3D printing technology”。共检索出约210篇相关文献,根据纳入和排除标准,最终纳入56篇文献进行汇总、归纳。具体包括胫骨平台后柱骨折的分型、手术治疗、3D打印技术应用现状和术后康复等相关内容。 结果与结论：胫骨平台后柱骨折是一种特殊类型的平台骨折,传统诊断方法易漏诊,而依据3D打印的实物模型则能做出直观的诊断、分析受伤机制及分型。在胫骨平台后柱骨折的治疗中,传统的手术入路选择很多,有后侧入路(后内侧入路、后外侧入路)、后内侧倒“L”入路、前内/外侧入路、前外侧后内侧联合入路、关节镜微创治疗以及其他的临床入路,但目前各手术入路在临床上的应用尚未规范统一。3D打印技术的应用进一步完善了胫骨平台后柱骨折的诊断分型,为术前指导个性化手术方案、手术入路选择及对骨折部位植骨量的预估、术后康复提供参考。 ORCID: 0000-0003-4126-8532(高迪) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

组织工程中3D生物打印技术的应用

背景：近年来,研究者将最先应用于工程领域的3D打印技术嫁接到组织工程学中,希冀利用3D生物打印技术进行体外组织、器官复制过程,并取得了一些令人惊喜的成果。 目的：从3D打印技术的原理、打印操作步骤、与组织工程学的关系、优势和难题、临床应用等方面对其目前的发展趋势做一概述。 方法：第一作者应用计算机检索2000年1月至2013年10月PubMed数据库、中国期刊全文数据库、维普中文期刊网有关3D生物打印技术在组织工程中应用的文章,英文检索词“three-dimensional bioprinting, tissue engineering, rapid prototyping technology, scaffold materials, selective laser sintering, fused deposition modeling, stereolithography ”,中文检索词“3D生物打印,组织工程学,快速成型技术,支架材料,选择性激光烧结,熔融沉积成型,立体光刻技术”,排除重复性研究。共检索到79篇相关文献,其中52篇文献符合纳入标准。 结果与结论：3D生物打印就是借助影像技术(CT、MRI)资料的辅助,应用计算机辅助设计技术虚拟出待构建体的三维结构,然后利用相应的材料,逐层创建出实体的一种组织工程学技术。其具有高精度、构建速度快,可实现按需制造等优势,但也面对力学、生物学等方面的难题,临床应用前景广阔。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

构建骨组织工程支架中应用的3D打印技术

背景：3D打印技术自20世纪末出现以来逐渐应用在医学领域已成为一种趋势。近年来3D打印技术被广泛用于骨组织工程支架材料的成型,并取得了一些令人惊喜的成果。 目的：文章从骨组织工程支架基本概念、3D打印的基本原理和流程、3D打印应用于构造支架的要求以及不同的粉末材料等方面进行阐述,分析其优势与目前存在的局限性,并对未来3D打印在骨组织工程支架中的应用进行展望。 方法：第一作者应用计算机检索1990年1月至2015年2月MEDLINE数据库、Science Direct全文数据库、中国期刊全文数据库、维普中文期刊网等有关3D打印技术在构建骨组织工程支架中应用的文章,检索词“3D打印,组织工程学,快速成型技术,支架,材料”,排除重复性研究。文章共检索到52篇相关文献,其中33篇文献符合纳入标准。 结果与结论：3D打印技术具有高精度、构建速度快、可按需制造实现个性化定制等优势。3D打印应用于骨组织工程支架构建时,所用的粉末或黏合剂需具备一定的条件,如流动性、稳定性与可湿性等。用于打印的粉末材料可分为人工合成多聚体、天然高分子聚合物、生物陶瓷及它们的混合物。不同粉末材料的粉末各自优缺点不同,且最终成型效果也不尽相同。3D打印技术也存在一些包括费用昂贵、不易大规模生产等方面的局限性。但尽管如此,3D打印的临床应用前景一片光明。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

3D打印技术在唇腭裂精准与个性化治疗中的应用北大核心

背景:3D打印技术的临床应用为唇腭裂精准化、个性化治疗提供了有效的辅助手段。目的:归纳3D打印在唇腭裂诊治中的应用现状,展望3D打印技术在唇腭裂精准与个性化治疗上的应用前景。方法:通过计算机检索中国知网、万方和PubMed数据库,以“唇裂、腭裂、唇腭裂、3D打印”为中文检索词,以“Cleft Lip,Cleft Palate,Printing,Three-Dimensional”为英文检索词,共检索出约77篇相关文献。根据纳入和排除标准,最终纳入68篇文献进行汇总、归纳,具体包括唇腭裂的分类、治疗、3D打印技术应用现状等相关内容。结果与结论:①在术前(后)正畸及塑形中,3D打印提供了个性化矫治器,且随着生物活性剂的加入,还出现了多种矫治器制造的新策略,包括使用新型材料和药物涂层,使得3D打印矫治器能具有抑菌性作用,提升了治疗效果,但目前矫治器材料强度、硬度以及长期有效性均有待进一步探索。②在手术计划与模拟环节中,引入3D打印导板和计算机辅助虚拟手术系统,用来规划手术指南,帮助了术者更精准地进行手术操作,降低了手术难度,然而其主要针对骨性组织的辅助治疗,在唇腭裂软组织方面的辅助作用较弱。③在术中植入物环节中,个性化组织工程结构的生物材料因拥有良好的骨创导、骨再生性,且贴合患者骨组织的三维空间结构,是用于唇腭裂患者骨性裂隙植入修复的研究热点材料,但其在治疗过程中的生物相容性、安全性还未进行深入研究。④在手术培训与教育方面,3D打印解剖模型能帮助医学工作者更好地学习唇腭裂相关理论知识及手术技巧,同时可以作为医患沟通的良好工具。⑤因此,利用3D打印技术,配合计算机辅助虚拟手术系统以及个性化组织工程结构的生物材料来治疗唇腭裂,可促进唇腭裂由经验治疗向个性化及精准化治疗的转变,达到唇腭裂治疗效果。     

3D打印在医学领域的应用进展

三维(3D)打印出现于20世纪90年代,最初应用于模具制造、工业设计等领域。随着打印材料的研发和控制技术的完善,其应用越来越广泛。相较于传统制造技术,3D打印在小批次、设计复杂的物件制造上具有成本和效率优势,这也使得3D打印技术在医学领域中拥有极佳的应用前景。本文简述了3D打印技术的相关概念并综述了3D打印技术在医学领域中四个方面的应用:辅助外科手术,如打印3D模型辅助医生进行术前规划,打印手术导板等;打印个性化医疗器械,如打印助听器、义肢、义齿、新型给药系统和个性化内植入物等;应用于组织工程,如打印组织工程支架以及生物3D打印技术等;应用于医学教育和基础科研,如打印3D模型用于临床教学或者解剖教学,打印3D实体模型用于生物力学研究以及3D打印人工组织器官用于药物测试和肿瘤研究等。最后总结了现有3D打印技术的不足之处,并对其在医学领域的发展前景做出展望。     

基于3D打印个性化手术导航模板辅助下的人工全膝关节置换

背景：膝关节的解剖形态个体差异显著,而传统膝关节置换手术定位力线方法复杂,不能准确预测术中患者的力线位置、假体大小及截骨量。 目的：探讨基于医学图像三维重建、计算机辅助设计技术以及3D打印制造的个性化手术导航模板辅助下全膝关节置换的临床效果。 方法：采用CT或者磁共振扫描设备对患者进行扫描,获取患者医学图像数据;采用二维医学图像处理技术进行骨骼的三维重构;利用计算机辅助设计技术进行导航模板的设计;采用3D打印技术制造个性化手术导航模板,并进行临床全膝关节置换;置换后采用影像学评估术后效果。 结果与结论：Arigin 3D Pro(昕健医疗技术有限公司)能够准确重构出患者下肢骨骼三维模型,自主研发的三维设计软件Arigin Surgical Templating(昕健医疗)能够精确定位包括下肢力线、股骨旋转轴等在内的下肢相关轴线及截骨参考点。该组研究设计和制作的个性化膝关节手术导航模板,术中和股骨髁与胫骨平台骨性解剖结构贴合紧密,无明显移动;全膝关节置换后患者下肢力线偏差小于3°。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

3D打印技术在脊柱外科的应用

BACKGROUND: Three-dimensional printing technology is a new technology which can quickly and accurately transform the virtual computer-aided design into the three-dimensional physical prototypes. Three-dimensional printing physical model method can replace the method of traditional preoperative planning and repair surgical simulation, with the characteristic of repeatable, which has been deepened day after day in clinical application of spine surgery. OBJECTIVE: To summarize the application status of three-dimensional printing technology in spine surgery and look forward to its future development directions. METHODS: The articles regarding the application of three-dimensional printing technology on clinical applications in spine surgery were retrieved from PubMed databases, Google Scholar, China National Knowledge Infrastructure and Wanfang Database from January 2000 to July 2015. The key words were 3D printing technology, rapid prototyping technology, spine, vertebra, department of orthopedics, fracture, joint, hand and foot, bone tumor, trauma, cervical vertebrae, thoracic vertebrae, lumbar vertebrae, sacral vertebrae, pedicle of vertebral arch, vertebral body, intervertebral disc, and clinical application. A total of 50 articles with a good representation were selected and discussed after repetitive studies and reviews were excluded. RESULTS AND CONCLUSION: The three-dimensional printing technique has been applied in preoperative diagnosis, individualized orthosis customerization, the communication between doctors and patients, teaching, the formulation of individualized and high-accurate repairing plan, intraoperative navigation and individualized implant customization. These results suggest that with the rapid development of medical imaging, digital medicine and technologies of the cell and tissue culture and new materials, three-dimensional printing technology will have a wide range of applications in spine surgery.       

3D打印技术在足踝外科的临床应用进展

在足踝外科领域,由于解剖结构涉及多个关节和骨骼,足踝疾病和创伤的诊断及治疗方案相对复杂,3D打印技术作为一种辅助实现外科修复重建的个性化和精准化治疗的新方法,在足踝外科中显示出了极高的临床价值及应用前景。本文将对3D打印的原理及流程进行概述并从术前规划、医患沟通、手术器械设计及术后辅助支具等方面回顾3D打印技术在足踝外科领域的临床应用进展及局限性,为相关研究提供参考。     

颅骨修补材料研究现状及3D打印技术应用前景

BACKGROUND: Skull repair materials cannot only restore the normal shape of the skull, but also play an important role in brain functional recovery. OBJECTIVE: To summarize the research status of polyetheretherketone (PEEK), titanium alloy and tissue engineering technique in cranioplasty and the prospect of three-dimensional (3D) printing technology. METHODS: Literatures related to skull repair materials were retrieved in databases of CNKI and PubMed published from 1995 to 2016, using the keywords of “bone regeneration material in calvarial, 3d printing bone scaffold” in Chinese and English, respectively.  RESULTS AND CONCLUSION: Although titanium and PEEK have been used in clinic, titanium holds conductivity, thermal conductivity, while PEEK that may be displaced or lost is not involved in osseointegration. Tissue engineering technology participates in the skull tissue reconstruction, achieving satisfactory repair outcomes, but the problems of scaffold selection and preparation, seed cell obtainment, and growth factor release need to be overcomed. 3D printing technology can print personalized shape, fit the defect precisely, but the raw materials should have good biocompatibility and biomechanical property. Combination of tissue engineering technology with 3D printing technology shows a broad prospect in cranioplasty.     

3D打印技术在骨肿瘤精准化治疗中的研究进展*

骨肿瘤的手术治疗包括肿瘤切除和功能重建两部分,传统手术方式往往存在各种局限性。3D打印技术作为一种新兴的技术,在术前规划、肿瘤切除和功能重建中发挥了重要作用,同时在多种骨科数字技术的辅助下,成功实现了骨肿瘤的精准化治疗。此外,3D生物打印也在骨肿瘤的治疗中展现了巨大潜力。本文总结回顾了3D打印技术在骨肿瘤治疗中的应用情况及研究进展,并分析了现有技术的优缺点,发现3D打印技术在临床治疗中具有独特的优势,在骨肿瘤精准化治疗中具有广泛的应用前景。     

3D打印技术在指关节缺损的应用研究进展

先阐述了自体移植和传统人工关节置换的优劣势,而后分析了3D打印技术具有术前精确设计模拟解剖形态,术中导航减少出血,以及3D打印假体多孔结构有利于骨长入等优点,但同时3D打印涉及打印材料、伦理以及机械强度差等难题。随着科技的进步以及材料学发展,用3D打印技术打印出来的具有生物活性的人工关节必定是未来骨科发展的新趋势。     

胫骨平台骨折植入物内固定修复中3D打印技术的辅助应用

BACKGROUND: In the treatment of tibial plateau fractures, because of the variety of fracture, the complexity of anatomical changes, X-ray films or three-dimensional CT scan limited by two-dimensional plane, increases the difficulty in preoperative plan and surgical treatment. The application of three-dimensional (3D) printing technology has attracted attention in the department of orthopedics. OBJECTIVE: To explore the auxiliary role of 3D printing technique in preoperative plan and treatment for tibial plateau fractures. METHODS: Thirty patients with tibial plateau comminuted fractures were enrolled in this study and divided into two groups: experimental and control groups, with 15 patients in each group. In the experimental group, patients underwent 3D CT scan, which was stored in DICOM format, and processed by Mimics software. Data were converted into STL format, entered 3D printer, and a 1:1 entity size of the fracture model was made, in accordance with repair plan of 3D fracture model. Operation time and intraoperative blood loss were compared between the two groups. At 12 months after treatment, their outcomes were assessed using Rasmussen evaluation criteria. RESULTS AND CONCLUSION: The 3D printing fracture models of 1:1 ratio identified fracture type and made a repair program before surgery in the experimental group. Operation time and intraoperative blood loss were significantly less in the experimental group than in the control group (P < 0.05). After surgery, patients were followed up for 12 to 18 months. The healing time was 3-5 months, averagely 4.3 months. At 12 months after treatment, the Rasmussen evaluation criteria results showed that the excellent and good rate was significantly higher in the experimental group than in the control group (P < 0.05). These results suggest that the fracture model of 3D can help to make the operation plan. The treatment of tibial plateau fractures is more precise, personalized and visual.      

3D打印技术在创伤骨科中的应用进展

随着3D打印技术的不断发展,其在创伤骨科领域中的应用越来越广泛,几乎涵盖了人体所有的解剖区域。3D打印技术也被称为"增材制造技术"和"快速成形技术",被认为是"第二次工业革命"。3D打印技术不仅可以打印出患者特异性的解剖实体模型,便于医师对患者复杂的解剖结构及疾病有更好的理解,同时有助于医学教育和手术培训,而且对于一些特殊患者可以制造定制的植入导板及假体,匹配患者的解剖结构,有效解决临床治疗难题。本文就3D打印技术在创伤骨科中的应用进展进行综述。