应用快速成型技术重建人工颅骨

应用CAD/CAM技术和快速成型技术,建立个性化设计、制造人工颅骨的快速响应体系.通过螺旋CT扫描、CAD三维重建成像、三种快速成型工艺,制成与患者颅骨缺损部位几何形态相同的个性化实体模型,应用翻模工艺和EH复合型生物活性人工骨材料,制成患者骨修复治疗用颅骨.结果显示人工颅骨几何外形与骨缺损部位非常吻合,与健康侧对称,临床效果非常满意.三种快速成型工艺中,选择性激光烧结法工艺较适合于个性化实体模型制作.完成整个制作流程的最快时间为2d.应用快速成型技术重建颅骨制作系统为颅骨缺损患者提供了一种可有效提高临床治疗效果和修复美学效果的新技术.     

计算机辅助设计数字化三维成形钛网修补颅骨缺损

目的探讨利用计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术进行个性化塑形颅骨缺损修补术的临床价值。方法2007年6月～2008年6月,选择笔者所在医院颅骨缺损患者20例作为计算机辅助设计组,其中男性12例,女性8例,年龄20。57岁,平均年龄33岁。术前将其颅骨缺损前后CT数据在计算机上分别进行三维重建,采用颅骨缺损部位的三维几何模型数据．应用人工智能技术,设计补片几何形状,制作出凸凹2个模具,利用模具将颅骨修补材料钛网压制成形,用成形好的钛网修补颅骨缺损。另选20例颅骨缺损患者作为对照组。结果塑形、麻醉及手术操作时间明显减少,术后无一例出现因塑形欠佳造成的并发症,复查头颅CT修复以后的颅骨形状与原颅骨形状完全一致。结论颅骨缺损修补手术应用CAD／CAM技术塑形颅骨修补材料实现了个体化配置修补颅骨缺损,使患者颅骨修补后头颅形状最大限度恢复生理原貌,患者满意度100％。此方法重复性强,具有一定的创新性和实用性,值得在临床大力推广。     

基于对称性的颅骨缺损部位快速自动重建方法

颅骨缺损或畸形,将给患者的各项生理功能造成障碍,设计符合患者头部缺损区域的修补体是颅骨缺损修复技术中关键的步骤.本文根据健康颅骨的几何对称性,提出一种颅骨缺损部位的快速自动重建方法.首先,利用主元分析法初步确定对称轴;然后结合转动惯量法进一步精确定位对称轴直线方程;最后,根据几何对称性重建出颅骨缺损部位.该算法通过降低最为耗时的对称轴计算的计算复杂度,在确保精度的前提下显著提高了计算速度,从而加快了整个重建过程.实验证明,基于对称性的颅骨缺损部位快速自动重建方法可快速精确地完成对称轴计算,并能无需人机交互自动实现缺损部位的高精度重建,其结果可用于临床对修复体的数字化加工制作.     

CT三维重建技术在颅骨缺损修补术中的应用

目的 探讨CT三维重建技术在颅骨缺损修补术中的临床价值。方法 收集2013年3月~2016年4月行钛板颅骨缺损修补术患者11例。均于术前采用螺旋CT薄层扫描和颅骨三维成像,根据CT采集的数据进行颅骨缺损部位的数字化模拟塑形,制作出成型三维钛板。根据术中钛板与颅骨缺损吻合程度、术后头颅外形对称性评价钛骨嵌合度是否良好,根据患者满意程度、外观美感、咬合感、头部舒适度等医患互动方式评价手术效果是否满意。结果 11例患者手术顺利,无一例出现术后感染。仅1例（9.09%）术后并发硬膜外积液。所有的塑形钛板均与颅骨缺损部嵌合度良好,患者的手术效果满意度为100.00%。结论 利用CT三维重建技术的成型钛板具有良好的嵌合度,且手术效果佳,该CT技术在颅骨缺损修补术中具有临床实用价值。     

基于增材制造技术修复缺损颅骨的研究和应用

该文运用增材制造技术快速制备三维重建的缺损颅骨植入体,通过对骨植入体材料对比分析,选择多孔羟基磷灰石材料应用于颅骨植入手术中。运用Mimics 10.0软件对临床计算机断层扫描(CT)影像数据重建三维植人体模型,采用增材制造技术制备多孔羟基磷灰石颅骨植入体,与颅骨贴合度好,表面光滑平顺,而多孔羟基磷灰石能够引导和诱导骨的形成,大大提高其生物相容性。增材制造技术快速制备的特点促使个性化颅骨修补植入物成为可能,个性化医用三维模型用于植入手术降低手术风险,术后效果好,具有推广应用的前景。     

颅骨缺损的组织工程学修复及CAD/CAM数字化成型技术的应用

背景：头颅骨骼解剖结构复杂,曲面变化大,修复要求较高,巨大、复杂部位的颅骨缺损的修复一直是神经外科具有挑战性的课题之一。采用何种修补材料、如何将颅骨缺损修复的更加完美是当前国内外学者研究的热点。 目的：综述组织工程学和CAD/CAM数字化成型技术用于钛合金材料修复头颅损伤的研究。 方法：以tissue engineering,craniocerebral trauma,CAD/CAM和titanium armor plate为检索词,检索Medline数据库(2000/2011-06),以组织工程,头颅骨损伤,数字化三维成形,钛网为检索词,检索CNKI数据库(1990/2011-06)。将近年发表的针对性强的文章纳入研究范围,同一领域的文献则选择近期发表或权威杂志的文章。排除与传统材料或方法修复头颅骨损伤和陈旧的文献。对查阅到的最新研究及临床应用有实用价值的文献详细分析并加以总结概括。 结果与结论：初次检索到236篇文献,严格按照纳入标准,最终将27篇文献纳入研究。传统方法修复损伤的颅骨常常遇到组织相容性不佳,材料不足,无法随个体生长等问题,极大降低修复体的应用效果,而CAD/CAM数字化成型技术够复制出与患者颅颌骨缺损部位几何形态高度吻合,实现了个体化配置修补颅骨缺损,可形式具有良好生物相融性的钛网颅骨修复体。     

计算机辅助设计与钛合金精密铸造的颅骨缺损个体化修复体

背景:现代的颅骨成形不应仅停留在修补缺损恢复颅腔完整性的基础上,而应达到颅骨表面解剖重建,兼顾形态和功能。目前常规使用的颅骨缺损修复方法存在许多缺限与不足,特别在修复巨大、复杂部位的缺损更加困难。目的:探讨利用CT数据、CAD、快速成型技术结合现代铸造工艺,以医用钛合金为材料颅骨缺损个体化修复体原位辅助设计与精密铸造的方法。方法:以成年山羊为实验对象,建立颅骨缺损的动物模型,CT连续薄层容积扫面获取原始数据,经数据处理后三维建模,在surfacer9.0中运用原位完全贴合、交互式屏幕显示法设计修复体三维模型。将设计的个性化修复体三维曲面模型数据输入快速成型机,完成修复体的原型制造。以钛合金为材料,运用熔模铸造法制作个体化修复体。结果与结论:通过CT原始数据的获取、图像处理三维重建、原位完全贴合法个体化计算机辅助设计、修复体快速原型制造、钛合金精密铸造成型过程完成个体化修复体制作。修复体与缺损具有极强的适配性,吻合良好。结果说明基于CT数据、计算机辅助设计、快速成型技术为解决临床医学中长期困扰的"量身定作"问题提供了有效的方法和制作手段,简化了手术操作,缩短了手术时间,降低了手术风险,外形功能恢复满意。     

纳米羟基磷灰石/I型胶原复合人工骨组成结构及成骨活性的实验研究

按照仿生的方法合成纳米羟基磷灰石/I型胶原人工骨支架材料.采用扫描电镜、X线衍射分析、孔隙率测定的方法对人工骨支架材料进行分析.制作兔颅骨缺损模型,植入人工骨支架材料,组织切片观察支架材料在体内的反应.纳米羟基磷灰石/I型胶原人工骨支架材料呈疏松海绵状,具有100～300 μm的孔径和90%以上的孔隙率,具有类似天然骨的结构.植入兔颅骨缺损模型未出现急性或慢性的炎症反应,在4周左右人工骨支架内出现大量新生毛细血管,12周新生骨完全修复骨缺损,并形成成熟的骨小梁结构.纳米羟基磷灰石和I型胶原复合人工骨约3个月左右降解完全.     

新型仿生骨材料修复山羊颅骨缺损的实验研究

目的设计山羊颅骨缺损模型以验证自主研发的两种不同配比胶原基仿生骨材料的生物安全性和诱导成骨效果。方法首先使用环钻在山羊颅骨上制作圆形缺损区,再将胶原配比不同的仿生骨材料植入缺损区,观察材料植入后的炎症反应及缺损区域成骨情况等。结果胶原蛋白含量高的A组材料大部分降解且部分诱导成骨,胶原蛋白含量低的B组材料基本不降解且无诱导成骨效果。两组材料植入山羊体内后,均未出现炎症反应,说明自主研发的胶原基仿生骨材料的生物相容性良好。结论自主研发的胶原基仿生骨材料生物相容性和降解性良好,有一定的诱导成骨效果。     

体外模拟和体内植入实验分析磷酸钙骨水泥的降解活性

目的 研究CPC及CPC／BMP复合人工骨降解性能，寻找加快CPC降解的有效途径，方法将CPC作为BMP的载体制成CPC／BMP复合物，在体外模拟生理环境进行CPC和CPC／BMP复合物的溶解试验。通过植入小鼠肌袋和犬桡骨植入试验，观察材料在体内的降解情况和降解规律。结果BMP促进了CPC的体外溶解。肌肉内植入CPC／BMP可以异位诱导新骨形成。植入骨缺损后CPC／BMP可以诱导新骨形成，有效地修复骨缺损。新骨形成的同时，材料出现了较快的降解。CPC不能异位诱导新骨形成，骨缺损修复能力较弱，降解缓慢。结论CPC／BMF，生物活性人工骨具有理想的降解性能和成骨能力，可望成为新型的骨缺损修复材料。     

应用数字化钛网塑形修补颅骨缺损

背景：颅骨修补的材料种类繁多,而修补效果也不尽相同,采用何种修补材料、如何将颅骨缺损修复的更加完美是当前国内外学者研究的热点。 目的：针对数字化三维塑形钛网在颅骨缺损修补中的临床应用进行探索。 方法：以“tissue engineering,craniocerebral trauma,CAD/CAM和titanium armor plate”为检索词,检索Medline数据库(2000/2011-06),“头颅骨损伤,数字化三维成形,钛网”为检索词,检索CNKI数据库。将近年发表的针对性强的文章纳入研究范围,同一领域的文献则选择近期发表或权威杂志的文章。排除与传统材料或方法修复头颅骨损伤和陈旧的文献。对查阅到的最新研究及临床应用有实用价值的文献详细分析并加以总结概括。 结果与结论：初次检索到236篇文献,最终纳入27篇文献进行分析。传统方法修复颅骨损伤已暴露很多问题,而钛网作为近几年临床应用广泛的颅骨修补材料显示了很多优点,尤其是随着数字化技术的广泛应用,头颅CT扫描数据、三维重建模拟缺损颅骨形状和曲度、个性化设计缺损颅骨的钛网补片,制造出了与缺损处吻合良好的修补物,使患者颅骨缺损修补后头颅形状恢复解剖原貌,无论是整形外观还是相容性方面均可取得满意效果。     

应用三维成像和快速成型技术构建犬下颌髁突模型

背景：颅颌面骨为不规则骨,具有复杂的三维立体结构。对于颅颌面的骨缺损,进行个性化精确修复十分重要。计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术是近年发展起来的高新技术,通过这些技术可以实现颅颌面个性化骨形态结构的三维仿真。 目的：设计一个由计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术组成的数字医学系统,以实现生物材料对下颌骨髁突等形态的三维模拟。 方法：通过CT扫描获得犬头颅影像信息,计算机辅助设计、计算机辅助制造实现下颌骨形态的三维重建影像,影像数据输入三维打印机,快速成型获得下颌骨髁突的树脂阳模。阴阳模转换获得相应石膏阴模,聚羟基乙酸/聚乳酸阴模内成型,激光三维表面扫描检测聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度。 结果与结论：聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度检测结果显示,当测试点误差小于1.0 mm时,复合率大于95%。提示通过这套数字医学系统,可实现颅颌面骨形态结构生物材料的三维仿真,为下颌骨骨缺损的精确修复打下基础。     

快速成型钛板结合自体骨移植修复犬下颌骨缺损

背景：近年来,快速成型技术被迅速的应用于医学重建领域,利用快速成型技术可为组织缺损患者制作个体化的植入物,可达到空间尺寸上的精确修复。 目的：利用快速成型技术制作个体化钛板,结合自体松质骨移植,修复犬下颌骨节段性缺损。 方法：9只杂种犬行螺旋CT扫描获取头颅骨骼数据,建立数字3D模型,在模型上模拟右侧下颌骨体部切除术,并制作个体化板状修复体,经快速成型加工制造,获得个体化的钛板。然后行动物实验,手术制造右侧下颌骨体部4 cm长节段性缺损,同期手术切取自体髂骨块固定于快速成型钛板的舌侧,修复下颌骨缺损。采用核医学、力学、影像学和组织学等方法评估骨移植后的转归。 结果与结论：应用快速成型支架重建了左右对称的下颌骨形态,自体髂骨移植后逐渐皮质化,植骨和钛板之间形成纤维结缔组织间隔层。在下颌骨缺损修复中,应用快速成型钛板能够达到形态和功能兼顾的效果。 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：     

数字化定制胫骨骨折个体化内固定钢板及其微创手术用模板

目的 探讨胫骨骨折个体化有限接触动态加压钢板（limited contact dynamic compression plate, LC-DCP）及其模板的定制过程、方法,以及临床初步使用疗效。方法 利用螺旋CT三维图像重建、计算机辅助设计和制造以及数控仿真加工技术定制出应用于胫骨骨折微创手术的数字化LC-DCP和模板,并用于治疗胫骨骨折6例。 结果 定制出胫骨骨折的个体化LC-DCP并成功应用于临床,所有患者平均20月随访发现,术后骨折均达到临床愈合,根据Johner-Wruhs评分标准,优5例,良1例。结论 个体化钢板制作流程简单,可行性强,结合微创技术治疗胫骨骨折具有操作简单、损伤小、骨折复位固定满意、愈合率高、并发症少等优点,值得临床推广。     

定制式人工全髋假体设计制造及临床应用

延长人工关节的有效使用寿命是人工关节研究的关键,而骨吸收和无菌性松动是影响其使用寿命的主要因素。由于人体的绝对个性化特点,标准人工假体与病人骨骼之间的误差使二者难以很好匹配,不能确保人工关节的长期稳定。同时,一些病人骨骼呈先天性畸形或由于骨骼病变造成骨与关节大面积损坏,其骨骼关节与正常情况明显不同,亦不可能选用标准人工假体。计算机辅助设计和制造(Com puter aided design/ Com puter aidedmanufacture,CAD/ CAM)通过对病人骨骼的三维重建,为每一位病人进行特殊设计和制造,提高了假体与病变骨骼的匹配度,提高了人工关节的长期稳定性,有效防止了关节松动。本文对CAD/ CAM定制式人工髋假体的优点、设计制造、临床应用及有待解决的问题进行了介绍     

组织工程骨材料在运动性骨缺损修复中的评价

目的：评价组织工程化人工骨材料的性能和应用,寻找合理的骨缺损修复材料。 方法：以“组织工程,骨缺损,人工骨,纳米材料” 为中文关键词;以“tissue engineering, bone defect, artificial bone, biological degradation”为英文关键词,采用计算机检索1993-01/2009-10相关文章。纳入与有关组织工程相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以30篇文献为主,重点进行了讨论组织工程纳米级人工骨材料的种类及其性能。 结果：可生物降解并具有生物活性的组织工程人工骨材料可作为一种较理想的支架材料应用于骨缺损修复组织工程。修复效果相当或接近自体骨,来源充足,既无免疫排斥反应,又避免取自体骨给患者带来的痛苦和并发症,不影响运动员重返赛场,运动员患者乐于接受。复合材料人工骨在解除运动员患者的后顾之忧的同时,也带来巨大的社会效益。基于纳米羟基磷灰石复合重组人骨形态发生蛋白2制成的支架,不但具有理想的生物相容性、生物降解性和较高的亲和性,而且能提高了骨诱导活性,能够促进新骨的形成。可生物降解并具有生物活性的组织工程人工骨材料在临床使用的初步情况表明,与人体生物相容性良好,无免疫排斥反应,愈合情况良好。 结论：骨缺损是常见的运动损伤,一直为运动损伤研究热点。组织工程化骨缺损修复的研究近年来发展迅速,为运动损伤骨缺损修复带来了契机。组织工程复合材料可以发挥不同材料的优势,弥补单一材料的不足,是一种比较理想的支架材料。     

A CAD/CAM-prototyped anatomical condylar prosthesis connected to a custom-made bone plate to support a fibula free flap

This paper describes a new protocol for mandibular reconstruction. Computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) technology was used to manufacture custom-made cutting guides for tumor ablation and reconstructive plates to support fibula free flaps. CT scan data from a patient with an odontogenic keratocyst on the left mandibular ramus were elaborated to produce a virtual surgical plan of mandibular osteotomy in safe tissue for complete ramus resection. The CAD/CAM procedure was used to construct a customized surgical device composed of a cutting guide and a titanium reconstructive bone plate. The cutting guide allowed the surgeon to precisely transfer the virtual planned osteotomy into the surgical environment. The bone plate, including a custom-made anatomical condylar prosthesis, was designed using the outer surface of the healthy side of the mandible to obtain an ideal contour and avoid the bone deformities present on the side affected by the tumor. Operation time was reduced in the demolition and reconstruction phases. Functional and aesthetic outcomes allowed patients to immediately recover their usual appearance and functionality. This new protocol for mandibular reconstruction using CAD/CAM to construct custom-made guides and plates may represent a viable way to reproduce the patient's anatomical contour, give the surgeon better procedural control, and reduce operation time.     

计算机辅助技术在骨关节疾病中的应用

背景：以往采用二维图像资料如X射线片、CT、MRI扫描等进行骨关节病手术设计,在反映骨关节病变严重程度、病变位置和畸形情况等方面不全面、欠准确,而且缺少直观性。 目的：研究计算机辅助设计和快速成型技术辅助骨关节伤病手术治疗的新方法。 方法：按反求工程的基本原理,采用医学CT/MRI扫描获取106例骨伤病患者骨骼二维图像资料,采用计算机辅助三维重建建立骨、关节解剖模型,将骨、关节解剖模型输入CAD软件进行精确分析,进一步采用快速成型技术制作骨关节原型进行实物原型分析,然后将骨关节解剖模型输入计算机进行外科手术过程设计、预演,选择合适的内固定材料,计算机辅助设计、快速成型技术制作外科手术辅助模板、个性化植入物等,最后精确实施骨关节外科手术。 结果与结论：31例骨关节畸形患者术后恢复良好的解剖外形和功能;17例前后交叉韧带损伤患者术后膝关节功能良好;31例骨折患者术后3~6个月获得骨折愈合;7例个性化假体和8例内固定重建肿瘤切除后骨缺损患者,随访期间未发现内固定器械断裂、假体松动和肿瘤复发;12例髋臼发育不良患者术后恢复正常髋臼包容和良好髋关节功能。提示计算机辅助技术可应用于骨关节畸形精确数字化矫形,设计个性化假体,辅助前后交叉韧带重建,疑难假体置换,辅助特殊疑难骨折、关节内骨折、陈旧性骨折复位、固定,骨肿瘤的个性化切除设计、结构与功能重建。