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。     

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打印技术在康复支具制作的应用研究

康复支具作为保护受损部位,限制与矫正肢体异常活动的体外装置在康复治疗学领域一直发挥着不可替代的作用,3D打印技术为患者提供更为精准的个性化康复治疗服务。本文从概述康复支具制备的规范与必要流程出发,详细介绍了国内外3D打印技术在康复支具制作中的应用案例,简要分析了该技术在康复支具制备与应用中的优势与不足,最终对其在康复支具制作中的发展前景做出展望。     

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打印在医学领域的应用进展

三维(3D)打印出现于20世纪90年代,最初应用于模具制造、工业设计等领域。随着打印材料的研发和控制技术的完善,其应用越来越广泛。相较于传统制造技术,3D打印在小批次、设计复杂的物件制造上具有成本和效率优势,这也使得3D打印技术在医学领域中拥有极佳的应用前景。本文简述了3D打印技术的相关概念并综述了3D打印技术在医学领域中四个方面的应用:辅助外科手术,如打印3D模型辅助医生进行术前规划,打印手术导板等;打印个性化医疗器械,如打印助听器、义肢、义齿、新型给药系统和个性化内植入物等;应用于组织工程,如打印组织工程支架以及生物3D打印技术等;应用于医学教育和基础科研,如打印3D模型用于临床教学或者解剖教学,打印3D实体模型用于生物力学研究以及3D打印人工组织器官用于药物测试和肿瘤研究等。最后总结了现有3D打印技术的不足之处,并对其在医学领域的发展前景做出展望。     

3D打印技术在膝关节表面置换中的应用

目的:探讨3D打印技术在膝关节表面置换中的应用。方法:回顾性分析初次行人工膝关节置换术患者43例,根据手术方法不同将患者分为3D打印组（22例）和传统手术组（21例）。观察两组手术情况及隐性出血量、膝关节功能恢复情况和术后满意度。结果:两组患者随访1个月。3D打印组患者手术时间、术中出血量、术后引流量和隐性出血量显著低于传统手术组;两组患者术后2周膝关节活动范围和HSS评分显著高于术前,且下肢力线角度显著小于术前;术后2周3D打印组患者下肢力线角度显著小于传统手术组,而HSS评分显著高于传统手术组;3D打印组总满意度（95.45%）显著高于传统手术组（71.43%）,差异有统计学意义（P<0.05）。结论:3D打印技术不仅可以减少人工膝关节置换术出血量及手术时间,还能帮助患者获得良好的下肢力线,改善膝关节功能,提高患者满意程度。     

3D打印技术在生物学中的应用与进展

现代成像技术是生物医学领域中的一个重要组成部分。然而,由于传统的2D方法所具有的代表性,使得许多包含3D 重建的传统方法被限制。3D 打印,也被称作快速原形技术或者增材制造技术,它是通过电脑辅助,分层加工、逐层叠加的方式获得三维产品,曾经应用在工业与制造领域中。3D 成像分析会提供比2D 放射线照相技术更详细的信息,由于3D 打印的这些附加优点,因此它可以应用于术前计划以及再生治疗中。现如今,3D 打印技术已经被广泛的应用于医学领域。例如,3 D 打印技术的应用已经被延伸到组织或器官的生物细胞打印,组织工程中骨架的创造以及在多样的医学领域中的实际临床应用。本文就目前3D 打印技术在生物学中的应用及进展加以综述。     

3D生物打印技术在心脏组织工程中的研究进展

心脏组织工程（CTE）是一种具有发展前景的心脏修复技术，为心脏组织的研究提供了平台，其主要应用于修复受损或无效的血管、心脏瓣膜和心肌。三维（3D）生物打印技术已经越来越多地用于医学的不同领域，包括心血管疾病（CVD）。文章就CTE的3D生物打印技术的最新进展作一综述，针对特定CVD患者的3D打印模型，重点介绍了3D打印模型在先天性心脏病、冠状动脉疾病及主动脉瓣疾病等CAD中的应用，以及生物打印过程中常用于生物墨水的海藻酸盐、明胶、纤维蛋白和胶原蛋白等生物材料，并分析了3D生物打印技术在CTE领域的应用前景及未来要面临的挑战。3D生物打印技术因能够将多个细胞整合到具有复杂3D结构的打印支架中而备受关注，为多种CAD患者提供更多治疗方案，增强了临床医生对复杂疾病的理解和对复杂手术的信心。随着3D打印技术的发展和打印材料的改进，3D打印技术将在CTE中应用会越来越广泛。     

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。     

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打印技术在硬组织领域的应用进展*

[摘要]近年来，随着3D打印技术的不断发展与成熟，其在医学领域的应用大有增长的趋势，国内外不少专家、学者正在进行大量尝试，试图充分应用该技术服务人类的医疗行业。文章就3D打印技术的基本原理、3D打印材料及该技术在医疗领域应用现状作简要描述与说明，使读者对3D打印技术及其在医疗领域的应用有初步了解。     

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打印数字化术前规划在Dupuytren骨折中的临床应用

目的探讨3D打印数字化术前规划辅助治疗Dupuytren骨折的早期临床应用疗效。方法回顾性比较分析2015年1月至2017年12月30例Dupuytren骨折患者的临床资料,根据治疗方式进行分组,其中15例对照组未使用3D打印技术(对照组),15例患者使用3D打印模型及术前规划辅助治疗(3D打印组)。比较两组的手术时间,术中失血量,复位质量,骨折愈合时间,并发症(血管神经损伤、伤口感染、骨折不愈合),踝关节功能。结果所有患者都获得了至少24个月的随访,3D打印组手术时间(73±3.155)min、失血量(105.3±6.681)mL明显少于对照组(104±2.024)min、失血量(156.7±11.24)m L。对照组下胫腓复位丢失率(3/15)高于3D打印组(0/15)。两组复位质量、骨折愈合时间无明显差异,AOFAS足踝功能评分无明显差异。结论应用个性化3D打印技术,可以进行术前规划,模型操练,直观理解骨折块的空间位置,模拟骨折复位,精准复位设计钢板及螺钉位置和方向,测量螺钉长度,能够有效辅助治疗Dupuytren骨折,降低手术难度,缩短手术时间,改善临床疗效。     

3D打印技术在儿童放射治疗定位头枕设计中的应用

目的:利用3D打印技术设计出一款既能提高儿童患者舒适性,又能提高放疗摆位精度的头枕。方法:以3至7岁中国儿童头颅大小为基础,并与博医来标准头枕模型相结合,利用3D打印技术,设计出一款适用于3至7岁儿童的放疗头枕。随机将30例3至7岁儿童头部肿瘤患者分为研究组和对照组,每组各15例。研究组采用3D打印放疗头枕加热塑膜联合固定,对照组则采用博医来标准头枕加热塑膜联合固定。记录研究组与对照组的单次照射透射率及两组儿童患者放疗过程中LAT（X）、LNG（Y）、VRT（Z）及3D矢量方向的位移误差,并采用Mann-Whitney U检验分析比较两组数据,以评估3D打印放疗头枕效果。结果:在VRT及3D矢量方向,研究组与对照组间的位移误差具有统计学意义（VRT方向:P<0.001;3D矢量方向:P=0.023）,而在LAT及LNG方向,研究组与对照组间的位移误差无统计学意义（LAT方向:P=0.950;LNG方向:P=0.137）。结论:本研究提出的3D打印放疗头枕能有效减小VRT及3D矢量方向的位移误差,同时提高儿童放疗过程中的舒适性。