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。     

3D骨科打印技术

<正>在中华医学会第十七届骨科学术会议暨第十届COA国际学术大会(Chinese Orthopaedic Association,COA)上,创生医疗器械(中国)有限公司作为金牌赞助商参加本届COA大会,旗下的创生医疗器械(中国)有限公司和常州奥斯迈医疗器械有限公司分别展示了公司产品系列和即将上市的新产品,如3D打印技术、创伤和脊柱等一系列新产品。在创生医疗专题卫星会上,邀请了上海交通大学附属第九人民医院赵杰教授前来作胸腰椎骨折分裂     

3D打印技术在骨科的应用研究

3D打印呈现井喷式的发展,该技术在骨科的应用是一个热门的研究方向。本文阐述了3D打印技术在骨科方面的应用近况,主要对该技术在术前规划、术中导航、临床教学、医患沟通、康复支具、骨科内植物、生物打印等多个方面的应用进行综述,归纳了3D打印技术运用于骨科的优势,总结了目前存在的一些技术难点,并对3D打印技术在大块骨缺损的修复、假肢等方面的应用进行了展望。     

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打印技术在骨科康复中的应用

向康复医学、康复治疗学等专业人士介绍3D打印技术,运用此技术制作的矫形器可以达到提高患者日常生活活动能力、减轻功能障碍和减少术后并发症的目的。假肢、义肢可以个性化弥补肢体缺陷、提高器具使用率;辅助器具可以满足患者特定的功能需求,帮助其重新回归家庭和社会,提高器具的使用满意度。本文综述3D打印技术的基础以及在康复领域使用该技术的优势与现阶段存在的问题,并对未来在康复领域的应用进行展望。     

3D打印技术在骨科矫形器中的应用

随着计算机科学和技术的快速发展,数字医学概念应运而生,数字化技术在骨科的研究和应用日趋普及。 有限元分析是一种强大且高效的模拟真实实验的数值方法,常用于研究医学中涉及的生物力学、生物材料性能以及手术模拟等问题,尤其是近几年在足踝领域的应用也越来越多。 目前,基于足踝有限元模型的生物力学分析已被广泛应用于糖尿病足、足底筋膜疾病、足踝骨折及骨性关节炎等的机制分析、假体设计、手术模拟、鞋和鞋垫设计等方向,极大提高了临床医生对足踝生物力学的认知,为足踝相关疾病的研究与诊断提供新思路。 然而,利用有限元法分析拇外翻畸形的研究相对有限。 本文概述拇外翻及继发的扁平足、跖骨痛等病变的生物力学分析和建模方法,以及该方法在临床实际应用的现状,总结其优缺点并进行展望。     

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打印技术在骨科医疗器械的应用现状分析

<正>前言近年来,3D打印技术获得了突飞猛进的发展,从军工到航天,从教育到医疗,其应用领域愈加广泛,3D打印手枪、3D打印混合动力汽车、3D打印肝脏等越来越复杂的3D打印产品改变着人们的传统认知。有人认为3D打印技术正改变着制造业的版图,让产品从设计到制造之间仅相隔"打印"按钮的距离,在不远的未来将引领"第三次工业革命"[1]。但也有人质疑3D打印不会代替传统制造业,要更加理性的对待[2]。因     

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。     

数字化设计结合3D打印技术在拇指再造中的应用

目的　通过数字化设计,结合3D打印技术实现拇指缺损再造供区面积准确、个性化及优化的选择。 方法　采集7例拇指受伤缺损患者双手及双足CT扫描数据,在Mimics软件中重建双手模型,根据左右手互为镜面投影的原理,利用Mimics软件自带“Mirror”功能生成健侧手的镜像,利用生成的镜像实现对拇指缺损的部分的虚拟形态学上的恢复,再进行数字化模拟对比和切割等操作,可以得到缺损拇指部分的三维形态模型;利用3D打印技术将生成的缺损模型打印出来,在缺损部分实物模型上贴上医用胶布包裹修剪,制作好的样布可以准确地指导供区的选择。 结果　7例拇指缺损患者均采用数字化设计结合3D打印技术进行拇指再造供区面积的选择,再造后拇指外观形态高度接近未受伤前,功能恢复快、效果好,患者反映良好。 结论　数字化设计结合3D打印技术可以实现拇指缺损供区面积准确、个性化及优化的选择。     

计算机辅助术前矫正模型设计结合3D打印技术在脊柱畸形治疗中的应用

Application of computer-assisted preoperative correction model design combined with 3D printing technology in the treatment of spinal deformities     

拓扑优化技术在骨科植入物创新设计的应用进展

得益于近年来增材制造技术（又称3D打印技术）的迅速发展,有别于传统规格化骨科植入物,制造内外部结构复杂的新型植入物成为可能。有限元分析方法一直以来都是骨科植入物创新设计极具价值的研究手段之一,并具有高效率、低成本、可靠性高等特点,而在此基础上进一步延伸的拓扑优化技术因其在非参数结构优化中的广泛应用,现已从结构工程领域逐渐被拓展到定制化骨科植入物的设计中,初步显示出其巨大的应用价值。本文综述了拓扑优化技术在骨科植入物领域的应用和发展过程,特别对其在脊柱、关节和创伤骨科器械设计中的应用现状进行了详细的论述。最后,总结现有技术的局限性,展望了拓扑优化在定制化骨科植入物研究领域的发展趋势。     

3D打印技术在髋关节置换术中的应用

目的:探讨3D打印技术在髋关节置换术中的应用。方法:对130例行髋关节置换术患者的临床资料进行回顾性分析,按照手术方法不同分为传统手术组（n=70）和3D打印组（n=60）,比较两组手术情况、影像学指标、手术前后髋关节功能评分、下肢力线、并发症发生率。结果:3D打印组术中出血量少于传统手术组,手术时间、下床时间及住院时间均短于传统手术组（P<0.05）;3D打印组臼杯外展角偏差、前倾角偏差、髋关节旋转中心的垂直距离及水平距离偏差均小于传统手术组（P<0.05）;3D打印组术后3个月髋关节功能Harris评分高于传统手术组（P<0.05）;3D打印组术后3个月下肢力线低于传统手术组（P<0.05）;两组并发症发生率比较差异无统计学意义（P>0.05）。结论:3D打印技术辅助髋关节置换术的效果与传统手术相当,但其能够减少术中出血量,缩短手术时间、下床时间及住院时间,提升术后髋关节的稳定性,改善下肢力线。     

3D可视化联合3D打印在肝癌大部分肝切除术中的应用

目的:探讨基于3D重建系统软件的肝体积评估和3D可视化、3D打印辅助肝癌大部分肝切除术的应用价值。方法:将符合要求的肝癌行大部分肝切除术患者46例,随机分为观察组和对照组,每组23例。观察组（3D组）患者采用3D可视化技术和3D打印模型进行围手术期规划和指导,主要基于肝体积评估等术前规划和3D可视化分析、3D打印指导肝切除术手术;对照组（CT组）患者采用传统CT资料进行肝体积评估等术前规划、CT二维影像资料指导肝切除术。观察指标:虚拟切除肝体积、实际切除肝体积、残肝体积、标准残肝体积比、手术时间、术中出血量、术后并发症、患者满意度等。结果:3D组与CT组虚拟切除肝体积与实际切除肝体积、虚拟（术前）残肝体积与实际（术后）残肝体积比较,差异均无统计学意义（P>0.05）,相关性分析显示虚拟切除肝体积与实际切除肝体积呈正相关性（3D组r=0.990, P<0.001;CT组r=0.943, P<0.001）。3D组与CT组虚拟残肝体积比、实际残肝体积比比较,差异均无统计学意义（P>0.05）,且相关性分析显示呈正相关性（3D组r=0.931, P<0.001;CT组r=0.902, P<0.001)。3D组术中出血量少于CT组（P<0.05）,3D组患者满意度优于CT组（P<0.05）。两组患者手术时间、术后并发症等比较,差异无统计学意义（P>0.05）。结论:3D重建系统软件和CT软件在评估肝癌大部分肝切除术的肝体积均可行、准确,具有很好的临床应用价值,有助于肝切除术的安全实施。3D可视化联合3D打印在围手术规划可减少手术出血,提高患者满意度,在临床应用中具有潜在优势。