3D打印技术在脊柱外科中的应用进展及其局限性

<正>3D打印,又名增材制造,是20世纪80年代发展起来的一门新兴技术,是指在计算机的控制下,根据物体的计算机辅助设计模型或计算机断层扫描(CT)/磁共振成像(MRI)等数据,通过材料的精确堆积,制造原型的一种基于离散、堆积成型原理的新的数字化成型技术。3D打印可在短时间内“打印”出任意形状与结构的物体,骨骼的形态结构相对稳定,采集CT等影像学图像的数据转换为3D打印所需的数字模型文件相对简便,因此3D打印在骨科,     

3D打印技术在骨盆骨折诊疗中应用进展

骨盆骨折是临床中较为常见的骨折类型,因骨盆具有特殊不规则的环状骨性结构,所以其骨折的外科治疗也相对复杂,经过医生不断探索,内固定手术已经成为不稳定骨盆骨折的主要治疗手段。随着科技不断进步,3D打印技术已逐渐应用于骨盆骨折的诊疗工作中,并取得巨大的进步,相关报道逐年增多。本文通过回顾相关文献,分析、整理3D打印技术应用于骨盆骨折的公认优势,详细阐述了该技术在骨盆骨折诊疗、应用进展及相关争议问题,并探讨了未来研究方向。     

磁共振成像技术在3D打印先天性心脏病建模中的应用

目的:本研究目的是利用不同扫描序列的磁共振图像,通过应用3D打印技术构建儿童心脏模型,探讨磁共振成像在3D打印先天性心脏病心脏建模中的价值。方法:1例1岁的先天性心脏病患儿行1.5T MRI检查,使用Torso并行采集体线圈,扫描序列包括三维稳态自由进动序列和对比增强磁共振血管造影序列的后获得图像资料;通过MIMICS 17.0软件将DICOM数据导入并对感兴趣区域(ROI)图像建模;使用区域生长的分割方法根据图像的不同对比度分割后生成STL文件数据;将数据导入OBJET 260 3D打印机后即完成建模和打印过程。结果:影像诊断为右房内隔膜导致下腔静脉入口狭窄。术中见下腔静脉口处局部内膜增生形成狭窄环。3D打印的模型与影像诊断及术中手术记录描述完全一致。结论:在相同扫描参数的情况下,3D-SSFP相比于CE-MRA空间分辨率更高,使用3D-SSFP序列构建的3D模型能更为清晰地显示右房内隔膜梗阻的空间位置。3D-SSFP可作为构建3D模型的首选磁共振序列。3D打印技术应用于先天性心脏病中清晰显示解剖畸形,将更有效地辅助诊断并应用于优化手术方案,为先天性心脏病患者带来精准化的治疗。     

3D打印技术在医疗救援中的应用

目的通过3D打印技术制作实物模型或医疗辅助器械,使医疗救援过程中的诊治方法更加直观化、便捷化、精确化。方法利用车载式磁共振成像系统配套装备的3D打印设备,借助熔融沉积制造（fused deposition modeling,FDM）技术,使用热塑性材料在计算机的控制下,快速制作各种实物模具和医疗辅助器械。结果利用车载式MRI系统配备的3D打印设备不仅能够制作射频接收线圈模具,还可应用于医疗救援中术前策划、术中导航、定制手术辅助器械,以及定制假体等,满足救援现场需求。结论 3D打印技术作为车载式MRI的配套设备在救援现场诊断及治疗方面可发挥重要作用。     

3D打印技术在精准粒子植入治疗中的应用

近距离治疗是肿瘤重要的手段之一,具有局部剂量高和周围正常组织损伤小的优势。 近距离治疗包括高剂量率和低剂量率两种,其中低剂量率近距离治疗是直接将放射性核素植入到肿瘤体内对肿瘤细胞进行杀伤,亦称放射性粒子组织间永久植入治疗,简称粒子植入,在早期前列腺癌治疗中取得与手术和外照射同样的疗效。3D打印技术是通过影像学图像将信息传输到计算机计划系统,以数字化设计文件为基础,通过计算机设计针道、定义处方剂量,之后3D打印机打印出个体化引导模板,引导粒子针插植和粒子植入,经头颈部、胸、腹部和盆腔初步验证,治疗精度大大提高,粒子植入治疗成为可计划、可优化和可评估的标准技术手段,开启放射性粒子组织间植入治疗全新时代。     

3D生物打印技术在组织工程支架构建与再生中的应用进展

具备个性化、精准化的3D生物打印技术构建优良生物相容性的组织工程支架,替换或修复人体中病变的组织和/或器官,在组织工程研究中极具广泛的应用前景。而作为3D打印技术的基材,如金属、生物陶瓷、高分子材料和细胞生物材料等,也因此得到了研究者的重视和研发。由金属和生物陶瓷制备的支架具有高强度和耐腐蚀性,已在骨科中得到广泛应用,而高分子材料由于其和细胞/组织的良好生物相容性及可塑性使其在软骨、矫形外科、心血管系统等组织/器官中被广泛研究。相信在不久的将来,以上述材料为基材结合3D生物打印技术构建的组织和器官,在临床上会得到应用和推广。本文就用于3D打印的生物材料及其打印技术在组织工程支架构建及组织再生中的应用进行综述。     

3D打印在骨科畸形矫正中的应用

3D打印技术作为一种新型的快速成型技术,其在医学教学与临床应用方面愈加广泛。在骨科领域,3D打印技术带来的新型支架、内植物、术前解剖模型模拟等应用越来越多、优势越来越显著,尤其在骨科畸形矫正方面发挥着独有的先进性。本文对近年来有关3D打印技术在骨科畸形矫正应用、限制及前景方面进行阐述。     

3D打印技术在脑干肿瘤手术治疗中临床应用

目的探讨3D打印技术在脑干肿瘤切除手术中的临床应用效果。方法选取沈阳军区总医院2016年4-8月收治的3例脑肿瘤患者为研究对象,术前根据患者的CTA和MRI影像行3D解剖模型重建,结合打印模型行肿瘤切除手术,并观察其手术治疗效果。结果本组3例患者均顺利完成手术,术后恢复良好,并发症较少,肿瘤切除较完全。结论 3D打印技术在脑干肿瘤手术中可以起到明显的指导作用,能有效减少对术区重要血管及结构的损伤,并减少术后并发症。     

3D打印技术在放疗中的应用与进展

随着3D打印技术的发展和成熟,其在医学领域被广泛应用,尤其在骨科、口腔颌面外科等方面取得了突破性进展。而在肿瘤的放疗领域,创新性地将3D打印技术与放疗技术相结合并应用于临床,可大大提高放疗的精确度和临床疗效,为肿瘤的精确放疗提供有力保障。     

计算机虚拟设计与3D打印技术在儿童下颌骨骨折治疗中的应用

目的 分析计算机虚拟设计与3D打印应用于儿童下颌骨骨折治疗的可行性.方法 回顾性分析2018年1月—2020年1月温州医科大学附属口腔医院收治的下颌骨骨折儿童患者33例,男性20例,女性13例;年龄2～12岁,平均6.9岁.按照患者自愿原则分为3D组(18例)和常规组(15例).3D组通过计算机虚拟设计与3D打印制备颌骨损伤模型、术后复位模型及咬合导板,按预定位置行下颌骨骨折固位;常规组采用小型内固定器械实现骨折坚固内固定.两组患者同时采用牙间结扎进行加强.3D组男性11例,女性7例;年龄2～12岁,平均6.7岁;单发骨折13例,多发骨折5例;摔伤6例,道路交通伤5例,高处坠落伤4例,运动伤2例,其他1例.常规组男性9例,女性6例;年龄3～11岁,平均7.1岁;单发骨折12例,多发骨折3例;摔伤7例,道路交通伤6例,高处坠落伤2例.通过两组患者术中情况、患者满意度、术后不良反应(主要表现为发热和肿胀)及随访情况比较分析临床应用价值及术后牙胚发育情况.结果 3D组术中总出血量(28.6±7.5)mL少于对照组(30.2±8.9)mL(P>0.05),术后不良反应发生率比较差异无统计学意义(P>0.05);3D组平均总手术时长(65.3±11.8)min显著少于常规组(83.2±14.7)min(P<0.05);3D组术后满意度(8.9±1.0)分显著高于常规组(7.9±1.8)分(P<0.05).结论 运用计算机虚拟设计及3D打印技术,能有效减少儿童下颌骨手术时长,提高患者术后满意度,有利于骨折的精确复位并降低对牙胚的影响,有一定的临床应用价值.     

3D打印技术在呼吸领域中应用与展望

<正>3D打印又称增材制造,是一种基于数字模型文件,运用粉末状金属或塑料等可打印材料,通过逐层打印来构造物体的快速成型技术。3D打印常用技术有熔融沉积式、选择性激光烧结、立体平板印刷、数字光处理、多喷射建模等,常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。3D打印常在模具制造、工业设计等领域被用来制造模型,并逐渐应用于产品的直接制造。该技术在工业设计、建筑、汽车制造、航空航天、医疗行业,     

3D打印技术在复杂性胫骨平台患者手术治疗中的应用

目的 探讨3D打印技术辅助复杂性胫骨平台患者进行手术治疗的效果.方法 选取2019年5月-2020年5月行手术治疗的复杂性胫骨平台骨折患者62例患者临床资料,且均完成6个月随访.将采用常规手术治疗的32例患者纳入对照组,将采用3D打印技术辅助进行复杂性胫骨手术的30例患者纳入观察组.比较两组临床指标,以及术后6个月时两...     

3D打印股骨隧道精确定位法结合LARS人工韧带移植在前交叉韧带重建手术中应用

目的评价应用3D打印股骨隧道定位器精确定位结合LARS人工韧带移植在前交叉韧带(ALC)重建手术的临床效果。方法选取2013年10月至2016年8月接受关节镜下应用LARS人工韧带重建ACL的患者42例,其中,应用3D打印股骨定位器的21例患者为3D组,术中应用传统定位器进行股骨隧道定位21例患者为对照组。评估两组平均手术时间、术后膝关节X线影像、术后并发症及膝关节功能评分。结果与对照组比较,3D组平均手术时间短、术后并发症少。两组间膝关节功能评分比较,术后1周有明显差异(P<0.05),术后3月无统计学差异(P>0.05)。结论应用3D打印个性化股骨隧道定位法定位人工韧带股骨隧道位置,可精准定位术前评估的最佳位点,明显缩短手术时间,减少术后膝关节并发症的发生,达到快速康复的目的。     

双低条件下结合最适迭代权重在冠状动脉3D打印技术中应用

目的比较不同权重自适应统计迭代重建(ASIR)技术在低浓度对比剂及低辐射剂量条件下行冠状动脉3D打印的可行性。方法选择2016年3—12月沈阳军区总医院收治的疑诊为冠状动脉心脏病并行冠状动脉CT成像(CCTA)检查的患者20例为研究对象。体质量指数(BMI)20~25 kg/m2,在双低条件下(100 k Vp及270 mg I/ml碘克沙醇对比剂)行前瞻性心电门控技术CCTA扫描,扫描完成后对图像进行滤波反投影法(FBP)及不同权重ASIR重建(20%、40%、60%、80%、100%),并将数据传至3D打印机,行冠状动脉3D建模打印,对3D打印产物进行主客观评价。结果相对于FBP重建算法,20%、40%、60%、80%、100%ASIR图像噪声分别降低9%、21%、30%、45%、52%(P<0.05),信号噪声比(SNR)、对比噪声比(CNR)分别提高约6%、17%、38%、56%、72%及12%、22%、42%、56%、66%(P<0.05)。不同权重ASIR重建图像CT值比较,差异无统计学意义(P>0.05)。行FBP,20%、40%、60%、80%、100%ASIR的3D打印产物主观评分分别为1.6、2.0、4.0、4.1、2.1、1.3分,组间比较,差异有统计学意义(P<0.05)。权重设置在40%、60%ASIR的3D打印产物质量具有最高主观评分,打印冠状动脉的质量最好。结论在双低条件下及ASIR重建技术行冠脉3D打印,相对于FBP重建算法,不同权重ASIR图像在40%、60%时,3D打印产物的质量具有最高主观评分,图像质量最好,同时可大幅度降低患者所受辐射剂量。     

3D打印导向模板辅助技术在髋部骨折手术中的临床研究

目的 探讨3D打印导向模板辅助技术在髋部骨折治疗中的应用价值.方法 前瞻性随机研究2017年2月—2019年2月武警河北省总队医院及河北医科大学附属医院手术治疗的髋部骨折患者60例,男性34例,女性26例;年龄35～65岁,平均52.5岁.按照随机数字表法分为3D组和常规组,各30例,3D组患者术前首先进行3D数字化重建,虚拟复位及内固定,设计导航模板等;常规组采取常规的手术方法 实施治疗.比较两组患者手术时间、手术出血量、术后引流量、术后下床活动时间、复位效果、术后不同时间髋关节功能、手术并发症.结果 3D组手术时间(73.9±8.1)min、手术出血量(230.8±30.5)mL均低于常规组(81.0±11.5)min、(285.7±46.2)mL(P<0.05);3D组和常规组术后引流量、术后下床活动时间比较差异无统计学意义(P>0.05);术后复查3D组手术复位效果优80.00％、良20.00％,常规组优56.67％、良40.00％、差3.33％,3D组优于常规组,差异有统计学意义(P<0.05);术后3个月3D组髋关节功能Harris功能评分高于常规组(P<0.05);术后6个月两组患者Harris功能评分比较差异无统计学意义(P>0.05);3D组并发症发生率6.67％(切口感染和肺部感染各1例),常规组并发症率16.67％(切口感染2例、肺部感染2例、内固定松动1例),差异无统计学意义(P>0.05).结论 3D打印导向模板手术内固定在髋部骨折治疗中可减少手术时间和出血量、提高复位效果,促进早期关节功能恢复.     

标杆型3D打印导板在经皮椎体成形术中的初步应用

目的 探讨标杆型3D打印导板在经皮椎体成形术(PVP)中的临床应用效果.方法 回顾性分析2018年7月-2020年1月利川市人民医院骨科收治骨质疏松性椎体压缩骨折(OVCF)患者51例,男性16例,女性35例;年龄55 ～ 86岁,平均75.0岁.按治疗方式不同分为导板组(26例)和传统组(25例),导板组男性9例,女...