文章导读

3D打印骨科模型是3D打印技术在医学领域应用较早、范围较广的一项技术。随着数字化技术和医疗科技的发展,3D打印技术越来越多地应用于骨科其他领域,如3D打印导板、3D打印内植入物等。本期专刊文章从3D打印骨科模型、3D打印手术导板、3D打印内植入物、3D打印教学应用等方面出发,探讨3D打印技术在骨科中的应用,以期为临床应用提供参考。     

3D打印技术在骨科关节中的应用进展

【摘要】随着新材料技术的不断发展,3D打印技术在骨科关节领域中的应用越来越广泛。本文综述了3D打印技术在骨科关节中的研究进展,分别介绍了3D打印在解剖学教育、医生和患者及其家属的术前沟通、临床治疗方案设计的应用,并对关节置换和骨关节软骨修复在组织工程领域的进展进行了阐述。最后,对3D打印技术在该领域未来的机遇和挑战进行了预测。     

3D打印在骨科疾病诊疗中的应用进展

近年来3D打印技术发展迅速,在医学领域的应用也越来越广泛,可在产品物理结构不发生改变的情况下进行个性化定制,达到材料与病变部位的匹配。3D打印技术在骨科诊疗中仍处于初级研究阶段,骨科患者通常因其解剖学位置的特殊性及治疗技术的繁琐性使得其治疗难度大大增加,将3D打印技术应用于骨科临床有助于骨科复杂手术的导航,降低手术难度,提高患者手术成功率及预后效果。本研究将对3D打印技术在临床骨科疾病诊疗中的应用进展进行阐述,并对3D打印技术在骨科的应用前景进行展望。     

3D打印技术在生物医学领域的应用研究进展

3D打印技术在生物医学领域有着独特的优势与广阔的应用前景。近年来,细胞打印、组织打印、器官打印相继出现,药物打印、医疗器械打印等亦陆续实现。面对复杂手术病例,外科医生和科研人员探索了结合3D打印技术的手术方案,完成了包括案例讨论、手术模拟及植入手术等众多临床应用,促进了3D打印技术在医学领域的应用与发展。旨在从医学教学、骨科手术、口腔医学、生物打印、药物打印、医疗器械制造等方面描述3D打印技术在医学领域的应用研究现状,并对其未来发展提出了展望。     

3D打印技术在儿童骨科的应用研究进展

目的 总结3D打印技术在儿童骨科的研究进展,为3D打印技术与儿童骨科更好地融合发展提供理论依据。方法 以“3D打印”“小儿骨科”“解剖模型”“畸形矫形”“骨肿瘤”和“three-dimensional printing”“pediatric orthopaedic”“anatomical mode”“deformity orthopaedic”“orthopaedic”“bone tumour”为中英文关键词分别在中国知网、万方数据、PubMed、Web of Science 等数据库检索2010年1月-2019年9月关于3D打印技术在儿童骨科应用研究的文献,对其进行归纳分析。结果 共检索到相关文献1 197篇,其中中文文献540篇、英文文献657篇,剔除重复性研究、内容不符、无法获取全文,以及3D打印技术应用于成年患者和颅颌外科领域相关的文献,最终纳入文献34篇。3D打印技术可以制造个体化解剖模型,模拟手术操作、设计手术方案;制造导航模板指引手术;制造个体化支架;在骨组织工程方面亦取得一定的进展。结论 3D打印技术快速、精准、个性化的特点,促进了骨科手术个性化、微创化的发展。3D打印技术将通过外科教育、术前规划、个体化定制手术材料(如植入物、假体和手术导板等)以及组织工程的应用来改善手术效果。     

3D打印技术在骨科临床的应用研究及展望

近年来3D打印技术快速发展,在临床的应用越来越广泛,尤其在骨科的应用涉及到了各个亚专科。3D打印实物模型与X线片、CT、MRI等影像资料相比具有独特的直观性、可触摸和体外操作性。利用3D打印模型可进行术前的规划和手术方案的优化,指导内固定装置置入,也可进行模拟手术。3D打印导板同样为内固定物的置入提供了新的方法。同时个体化模板辅助置钉法能缩短手术时间,减少术中的放射线暴露时间。个性化内植物的使用可简化手术步骤,减少组织损伤。使内植物更加贴合骨面,比较完美地解决传统假体不能完全匹配患者骨骼的问题,而且可以打印出适合任何形状骨缺损的假体。3D打印技术的应用使复杂的骨科手术变得相对容易,手术的效果也就得到了提高。随着3D打印技术的进步和完善,其在医学领域的应用范围会越来越广泛,打印精度和材质适应性也会越来越高,具有推广的价值。本文在复习国内外有关3D打印文献的基础上结合本科应用病例的实际情况对3D打印技术在骨科临床的应用进行综述。     

3D打印假体在人工关节置换中的应用

3D打印技术正在快速发展,在骨科临床中的应用也在日益增多。本文简要回顾了3D打印技术及在骨科中的应用,并侧重于以3D打印技术量产的人工关节假体。后者目前集中在用3D打印技术制造超多孔界面的植入物,并在人工髋臼杯中得到了较多的应用。随着以3D打印技术制造的人工关节植入量的增加,需要进一步研究以证实其与传统制造工艺相比的优越性以及中长临床效果。     

3D打印技术在乳腺外科的应用及展望

【摘要】3D打印技术自20世纪末诞生至今一直备受关注。本文文首先对3D打印成型技术的原理进行了简要的阐述。结合临床案例着重介绍了3D打印技术在神经外科、耳鼻喉科、整形外科、口腔科等领域的应用成果;同时对3D打印技术器官打印方面进行了简单的介绍。此外详细地总结并分析了3D打印技术在乳腺外科及乳房整形领域的应用现状。最后对3D打印与乳腺外科结合发展以及指导临床教学方面做出了展望。     

3D打印技术在颌面整形外科的应用进展

近年来,3D打印技术已经被广泛地研究并应用于生物医学领域,该技术能够有效地改善整形外科手术方式。本研究基于3D打印技术在颌面整形外科的发展现状,主要对该技术在术前模拟、医学教育、临床应用及假体制作等方面的应用作一综述,归纳了该技术在不同情况下的应用特点、应用范围及其实际应用中的优势,总结了当前3D打印技术在临床应用的新方法,分析了当前该技术的主要困难及其发展方向,并对其发展趋势进行了展望。     

三维打印技术在肝脏外科和肝毒性评价中的研究进展

三维(3D)打印作为一种新兴的快速成型技术,已广泛应用于生物医学领域。3D打印最初在医学中主要用于可视化模型、模具的构建,但随着生物医学领域3D打印技术的发展,该技术逐渐应用在复杂组织再生和器官重构等方面,通过生物3D打印获得的人工组织和器官,有望用于器官移植以及进行新药研发和药物毒性评价等医药学相关的研究。本文重点阐述了3D打印技术在肝脏外科中的个体化应用,并重点介绍了生物3D打印技术在肝移植、药物肝脏代谢和肝毒性评价中的研究进展,并进一步对其未来发展趋势进行了展望。     

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。     

3D打印技术在髋关节置换中的应用及价值

BACKGROUND: Three-dimensional (3D) printing technology is a new rapid prototyping technology, which has been initially applied in orthopedics, especially in the clinical application of hip replacement surgery.     

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.       

医学影像数据与3D打印技术

随着新材料和新技术的不断发展，影像学数据和3D打印技术之间的联系越来越紧密。采集影像数据并进行三维数字化建模是实现医学3D打印的基础。本文综述了3D打印技术及基于影像学数据所生成的三维模型在临床领域的应用。最后，对影像学技术和3D打印技术在未来的发展前景做了简要论述。     

3D打印技术制备器官芯片的研究现状

器官芯片是一种新兴的体外生物模型,在生物医学领域有重要的应用前景。但是,相关研究的开展通常受限于器官芯片繁琐和昂贵的制备过程。近年来,科研工作者借助3D打印技术,实现器官芯片制备的简易化、低成本化,以及芯片结构复杂化和成型一体化。这一技术的突破,有力推动器官芯片相关研究的发展,为其在生物医学领域的广泛应用提供有力支持。综述3D打印制备器官芯片的研究现状,主要包括器官芯片的发展背景、传统制造方法的局限性、 3D打印器官芯片的技术分类及其生物医学应用。列举5种基于不同成型原理的3D打印方法,归纳比较各方法的工艺特点以及制备器官芯片时的适用范围,探讨3D打印制备肝、肾、血管、心脏等器官芯片的具体实例和效果。最后分析该技术的不足之处, 并展望这一领域的发展趋势。     

三维打印技术在骨组织工程领域的应用研究进展

综述了三维(3D)打印技术的出现、分类与优势等.介绍了该技术在骨组织工程领域的应用,包括光固化立体印刷、熔融沉积成型、选择性激光烧结和3D喷印的工作原理、存在的优缺点以及国内外学者在该领域的研究进展.目前骨组织工程支架的制备大多应用了3D打印技术,以生物可降解的活性材料为原料制备而成.在我国该领域虽然发展迅速,利用3D打印技术进行人工骨合成、骨科术前模拟等已经越来越普遍,亦取得了令人满意的效果,但要研发出合适的生物材料以及设备精度的改进仍是亟待解决的问题.目前,仿生器官的功能化已成为3D打印技术领域的一大困难,其中多细胞共培养、血管化及支架的制备是实现功能化必须克服的问题,相信通过努力,该项技术将会为器官的再生与修复带来更多令人瞩目的成果.