个性化外鼻形态组织工程支架材料的制作

目的 探索应用计算机辅助设计与快速成型技术制作个性化精确外鼻形状组织工程支架材料的可行性。方法 通过计算机辅助设计技术，对患者头颅CT数据进行三维重建，并对外鼻进行分割，得到外鼻的三维重建模型，并建立外鼻模型数据库。利用快速成型技术，打印出两块与外鼻模型对应的树脂阴模。将非编织聚羟基乙酸（PGA）置入树脂阴模内压制成型，再通过聚乳酸（PLA）包埋，提高支架的强度，最终制作出个性化外鼻形态PGA-PLA支架。结果 该外鼻形状支架具有精确的三维立体结构，符合组织工程化外鼻支架材料制作的形态需求。结论 应用计算机辅助设计与快速成型技术，能精确制作个性化组织工程外鼻形状支架材料。     

应用CAD与快速成型技术制作个性化耳廓再造支架

我们拟将CAD、快速成型技术与组织工程支架材料制备技术相结合,建立制作个性化精确耳廓形态组织工程支架材料的技术平台,为利用组织工程技术构建特定形状的软骨组织奠定技术基础.     

计算机辅助组织工程的研究进展

目的 了解计算机技术在组织工程学研究方面的应用情况。方法广泛查阅近年有关计算机技术、图像处理、计算机辅助设计及先进制造技术等应用于组织工程研究的相关文献，并进行综述。结果计算机辅助组织工程学是计算机辅助技术和组织工程学相结合产生的新的研究领域，是未来组织工程学研究发展的新方向，包括医学CT／MRI扫描、计算机辅助三维重建、解剖组织建模、计算机辅助设计、快速成型技术、计算机辅助组织工程支架制作、计算机辅助组织植入等。结论计算机辅助组织工程学在组织工程支架制作、人工组织植入等方面用途广泛，是组织工程学研究的新的有效途径。     

个性化纯钛假体矫治半侧颜面短小畸形的临床应用

目的:探索应用计算机辅助设计和制造技术制备的个性化纯钛假体治疗半侧颜面短小畸形的效果。方法:采集4例半侧颜面短小畸形患者的CT图像数据,利用快速成型技术制作患者头颅树脂模型,并进行精确数字化设计,将设计数据输入数控车床,制备出个性化纯钛假体,置入患者下颌骨预定的位置。结果:利用计算机辅助设计和制造技术,为患者制备出个性化纯钛假体,假体置入下颌骨预定位置。术后4例患者伤口均I期愈合。随访1～4年,面部形态恢复满意。结论:利用计算机辅助设计和制造技术制备出的纯钛假体可以治疗半侧颜面短小畸形,该方法具有设计精确,手术时间短,面部形态改善明显的优点。具有一定的临床应用价值。     

组织工程骨修复颅颌面骨缺损预塑形技术的研究

目的：采用快速成型技术对组织工程支架材料进行预塑形,探讨其在治疗颅颌面骨缺损中的应用前景.方法：选择1 0只成年杂交犬,均拟行组织工程骨修复颅颌面骨缺损实验研究（下颌骨节段缺损,颅骨全层缺损）,螺旋CT连续薄层容积扫描,数据传至工作站后行三维重建,按实验设计方案进行模拟手术,并转换成＊.stl文件格式,快速成型机制造骨缺损三维实体模型,据此制作阴模,填充磷酸三钙高温烧结后制成多孔支架,复合骨髓基质细胞后回植,螺旋CT检测组织工程骨和骨缺损完全匹配情况.结果：10例均按预设计制备骨缺损三维实体模型,据此制备个性化组织工程支架材料,手术回植和骨缺损完全匹配.结论：采用快速成型技术可对组织工程骨支架材料进行预塑形,对未来组织工程技术治疗复杂性颅颌面骨缺损具有重要的临床实用价值.     

快速成型技术在骨组织工程支架制备中的应用

快速成型技术又称为固体自由成型技术,是采用离散堆积形成原理,综合了计算机辅助设计、数控、激光和新材料等多门工业技术的新兴数字化成型技术.组织工程的目的在于产生可替代的组织或器官移植物来修复受损部位,将快速成型技术应用于骨组织工程支架制备领域是为了满足支架个体化设计的需要,为实现组织工程向临床实际应用的过渡奠定基础.经医学影像技术重建出原有骨缺损部位的外部轮廓结构,利用计算机辅助设计完成植入支架内部细微结构并选择合适的生物活性材料,理想的快速成型技术可生产出符合骨组织工程所需要的支架.     

大块组织工程骨支架结构设计制造及与人成骨细胞联合培养观察

目的: 提出一种基于计算机辅助设计 (CAD) 和快速成型技术 (RP) 的大块组织工程骨支架结构设计、制造方法, 观察人成骨细胞与支架的相容性及细胞生长情况。方法:应用CAD软件设计生成支架负型CAD模型, 快速成型技术制备树脂模具, 在模具中填充β- 磷酸三钙 (β- TCP), 高温烧结后制成支架。将人成骨细胞与支架复合培养, 扫描电镜 (SEM) 观察细胞生长情况。结果: 支架负型CAD模型为内部呈轮辐形网架结构的圆柱体, 制得树脂模具及支架与设计模型一致。SEM观察: 细胞增殖分化良好, 大量细胞生长入管状孔道内。结论: 该方法实现大块组织工程骨支架结构的精确设计和可控制造, 制得支架与人成骨细胞有良好的生物相容性, 内部结构利于细胞长入支架深部。     

数字化骨科手术新方法的建立及其临床广泛应用

目的研究出独特的数字化骨科手术新方法 ,广泛应用于脊柱外科手术、骨关节创伤治疗、韧带重建修复、骨肿瘤切除重建、骨关节严重畸形矫正等骨科各分支领域,探讨数字化骨科手术的特点和临床效果,以期运用现代计算机辅助技术和图像分析处理技术提高骨科疾患诊治水平。方法按反求工程的基本原理,通过CT/MRI扫描获取患者骨骼的二维图像资料,采用计算机辅助三维重建技术建立骨关节解剖模型,将骨关节解剖模型输入计算机辅助设计(computer assisted design,CAD)软件进行精确分析,进一步采用先进制造技术——快速成型(rapid prototyping,RP)技术制作骨关节原型并进行实物原型分析,而后将骨关节解剖模型输入计算机进行外科手术过程的设计和预演,合适内固定材料的选择以及基于CAD-RP技术外科手术辅助模板、个性化植入物的制作等,最后精确实施骨科手术。结果采用该方法治疗123例骨科疾患,在以下临床数字骨科学领域获得成熟经验:(1)计算机辅助骨关节畸形精确数字化矫形;(2)计算机辅助设计个性化假体:如全膝、全髋、半骨盆等;(3)计算机辅助前、后交叉韧带重建;(4)计算机辅助特殊疑难假体置换:如发育不良性髋脱位假体置换及翻修手术、髋臼发育不良并骨性关节炎全髋置换手术等;(5)计算机辅助特殊疑难骨折、关节内骨折以及陈旧性骨折的复位固定等;(6)骨肿瘤个性化切除的设计、结构与功能重建;(7)脊柱侧弯的个性化矫形设计与精确实施;(8)脊柱后凸的个性化矫形设计与精确实施;(9)计算机辅助齿状突骨折复位固定;(10)计算机辅助寰枢椎后路内固定的手术设计和精确置钉技术;(11)计算机辅助颈椎椎弓根的形态分析、测量与精确置钉技术。结论借助现代计算机技术和先进制造技术,术者可以通过CAD、骨关节原型制作、计算机辅助手术设计和预演、个性化辅助手术模板及个性化骨缺损修复植入物制作等手段精确实施骨科手术,实现骨科手术的数字化、个性化和精确化,从而进一步提高手术安全性,改善临床效果。     

个体化钛合金掌指关节假体设计及快速成型制造的研究

目的 探讨运用计算机辅助设计及快速成型技术制造出个体化钛合金人工掌指关节假体的方法,为掌指关节的假体置换提供一种新的假体.方法 应用3DMSR软件对掌指关节二维CT轮廓数据进行三维重建,然后在图像处理软件Surface9.0上进行个体化人工假体及其髓内假体柄的计算机辅助设计.输出的数据模型在FS-320QZ激光快速成型机上制造出快速成型树脂模型,经硅胶翻模、制作蜡模、成壳、浇铸,抛光后获得钛合金个体化人工掌指关节假体.结果 经过对螺旋CT扫描的掌指关节的二维图像进行三位重建和CAD得到的个体化掌指关节假体模型,假体模型关节面表面光滑,设计的假体柄体现了原始髓腔的基本形态及大小,转换成快速成型机通用的STL格式数据,输入快速成型机便获得树脂模型,经过一系列铸造过程完成个体化钛合金假体的制造.结论 利用CT数据获得掌指关节三维轮廓信息,利用快速成型技术、熔模制造,可获得满意的个体化钛合金人工掌指关节假体.     

应用快速原型技术辅助矫正下颌骨不对称畸形

目的：探讨应用计算机辅助设计和快速原型技术，重建下颌骨三维模型，在基于模型的基础上矫正下颌骨不对称畸形的方法。方法：13例先天性下颌不对称畸形患者，行电子束CT扫描及三维重建，应用计算机辅助制造与激光快速原型技术制作下颌骨实体模型，根据模型显示的畸形类型与程度设计手术方案并在术中指导操作；应用反求技术计算出偏小侧下颌部分恢复至对侧大小所需填充物的形状并快速成型制造出填充材料的模型，以此为参照雕刻填充材料并确定植入位置；畸形矫正手术包括一侧下颌角部分截除及外板切除、一侧下颌区假体填充成形、颏部水平截骨移位成形及假体隆颏等。结果：应用快速原型技术制作的下颌骨实体模型直观、精确地显示畸形下颌骨的立体结构，在此基础上进行的模型外科操作能辅助手术设计、指导手术进行。手术过程顺利，所有患者术后下面部外形均得到不同程度的改善，达到术前设计的预期效果。随访6月～2年，面部外形良好，手术效果满意。结论：计算机三维设计与快速原型技术能真实再现畸形颌骨的形态，为准确诊断、设计手术方案与指导手术进行提供理想的外科模型，对颅颌面畸形的矫正具有良好的辅助作用。     

Design and fabrication of three-dimensional scaffolds for tissue engineering of human heart valves

We developed a new fabrication technique for 3-dimensional scaffolds for tissue engineering of human heart valve tissue. A human aortic homograft was scanned with an X-ray computer tomograph. The data derived from the X-ray computed tomogram were processed by a computer-aided design program to reconstruct a human heart valve 3-dimensionally. Based on this stereolithographic model, a silicone valve model resembling a human aortic valve was generated. By taking advantage of the thermoplastic properties of polyglycolic acid as scaffold material, we molded a 3-dimensional scaffold for tissue engineering of human heart valves. The valve scaffold showed a deviation of only +/-3-4% in height, length and inner diameter compared with the homograft. The newly developed technique allows fabricating custom-made, patient-specific polymeric cardiovascular scaffolds for tissue engineering without requiring any suture materials.     

计算机辅助导航模板在下颈椎椎弓根定位中的临床应用

目的 利用逆向工程(reverse engineering,RE)原理和快速成型(rapid prototyping,RP)技术设计一种新的下颈椎椎弓根定位的方法,并探讨其临床应用.方法 采用患者CT连续扫描数据集,三维重建软件Amira 3.1建立颈椎三维模型,以STL格式导出模型.在UG Imageware 12.0平台打开三维重建模型,定位三维参考平面.利用RE原理寻找椎弓根的最佳进钉钉道.提取椎板的表面解剖学形态,建立与椎体后部解削学形态一致的模板.拟合模板和椎弓根孔道成定位模板,将椎体和定位模板通过激光Rp技术生产出实物模板,手术时利用建立的定位模板与椎体的后部结构相吻合,通过导航孔进行下颈椎椎弓根的定位,植入椎弓根螺钉.术后根据X线片和CT扫描评价椎弓根螺钉的位置.结果 建立了制作个体化导航模板的方法,通过RP技术生产出的导航模板具有较好的准确性,适用于颈椎椎弓根螺钉的导航定位.结论 利用RE原理和RP技术为颈椎椎弓根的定位提供了一种新的方法,该方法为下颈椎椎弓根螺钉植入提供了一种新的方法,具有较大的应用前景.     

基于点云数据建立颅骨缺损数字模型

目的 通过快速成型技术建立临床颅骨缺损数字模型,探讨其在组织工程骨治疗颅颌面骨缺损中的应用前景.方法 选择10例临床颅骨缺损病例,均拟行组织工程骨修复颅骨缺损临床应用研究,全头颅螺旋CT连续薄层容积扫描,数据传至工作站后行三维重建,建立颅骨缺损数字模型,通过镜像复制原理及数据插补原理建立颅骨缺损的数字模型,并转换成stl文件格式,快速成型机制造骨缺损三维实体模型,结果 10例临床颅骨缺损病例均建立颅骨缺损数字模型,可被快速成型设备数据读取并加工为个体化预制的修复体模型.结论 采用快速成型技术对临床颅骨缺损建立数字模型,对未来以组织工程技术治疗复杂性颅颌面骨缺损具有重要的临床实用价值.     

快速成型三维模型在唇腭裂治疗中的应用研究

目的通过三维激光扫描、CAD、快速成型技术,建立唇腭裂患者齿槽区精确的数字三维模型,并快速成型制作三维实体模型。方法随机选取上海市第九人民医院10例唇腭裂患者,取齿槽区石膏模型,经三维激光扫描、CAD软件处理、快速成型等步骤,制作齿槽区三维实体模型。结果对传统石膏模型和数字三维实体模型的裂隙曲线进行测量比对,数字三维实体模型精确度达97.7%～99.01%,平均精确度为98.51%。结论通过快速成型技术建立唇腭裂齿槽区的精确化数字三维实体模型可替代石膏模型,对于病情判断、术前分析模拟以及未来新型唇腭裂术前矫形器的研发具有重要意义。     

大块下颌骨缺损的个体化数字设计及外形与功能重建

目的 利用快速成型与反求技术建立大块下颌骨缺损的外形与功能重建的方法。方法 2002年4月～2004年8月，大面积下颌骨病变截除术后遗留大块下颌骨缺损患者4例，男1例，女3例，年龄21～42岁。均为二期修复，术前张口度1，8～2，5cm，平均2.2cm，均存在开闭口运动偏斜。采用CT数字化图像数据，利用Mimics图像软件和Geomagic Studio曲面重构软件镜像恢复下颌骨缺损区数据及种植体结构设计，快速成型技术制作缺损下颌骨的树脂模型，通过铸造技术制造纯钛修复支架，修复缺损重建功能。结果 术前CT扫描数据可以直接被图像设计软件使用，精密制造出缺损下颌骨的树脂模型和钛支架，并可以设计良好的种植体。术后4例患者伤口均I期愈合，随访3个月～2年，缺损区面部外形恢复满意，开口度3．0～3．4cm，平均3.2cm。咬（牙合）关系正常，开闭口功能正常无偏斜。1例术后6个月行种植义齿镶复，咀嚼功能恢复良好。结论 利用快速成型与反求技术进行个体化修复大块下颌骨缺损，方法简便，修复精确，可同时修复外形及重建咀嚼功能。     

快速成形技术在全耳再造术中的临床应用

目的探讨快速成形技术在全耳再造术中的临床应用。方法螺旋CT扫描获取患者健侧外耳影像数据,经Mimics软件转换成STL格式文件,建模后通过镜像技术应用于快速成形系统,构建患侧外耳三维模型,在二期法全耳再造中用于术中指导一期患侧小耳的自体肋软骨耳支架的雕刻及二期颅耳角的个性化重建。结果自2012年至今采用快速成形技术构建患侧小耳模型9例,重建外耳亚结构单位大于10个,颅耳角成形稳定。随访6~13个月,患者及家属满意。结论应用快速成形技术构建外耳三维模型,相对于传统二维胶片模型更为直观、立体,值得临床应用。     

基于Micro-CT的三维打印组织工程骨建模技术

目的建立符合组织工程要求支架材料的空间构型,建立支架材料CAD的微观建模。方法以Micro-CT所得的DICOM文件作为三维建模的输入文件,通过对生物骨骼组织构造研究,对DICOM格式的CT数据按灰度进行筛选,结合大量断面数据得到骨结构轮廓,进行微观仿生骨组织建模,得到骨骼微观结构的STL文件。结果建立基于通过Micro-CT所得的DICOM文件,可建立的骨骼微观结构的STL文件。结论Micro-CT所得仿生三维模型对三维打印组织工程骨建模技术有重要意义。     

Control of mandibular incisors with the combined Herbst and completely customized lingual appliance - a pilot study

We present a case of maxillary and orbital floor reconstruction with a microvascular fibula graft and an individualized titanium mesh. Both were planned virtually; templates were made by rapid prototyping. The postoperative computertomography scans showed that the planned positions were achieved correctly. This case report illustrates maxillary reconstruction performed with a special template technique and demonstrates the possibilities of computer aided design/computer aided manufacturing (CAD/CAM) applications in reconstructive surgery.