3D打印技術在骨科與康復輔具中的應用

隨著醫(yī)學成像技術和圖像處理軟件的提高，3D打印技術近年來逐漸應用于臨床,，推動了相關的基礎與臨床科學研究 。在骨科與康復輔具領域中,，3D打印的基本操作過程主要是先獲取病人患處的CT,、MRI圖像,，以DICOM文件格式導入建模軟件（如Mimics、Simpleware等）,，再經(jīng)過逆向工程設計軟件（如Geomagic等）,、計算機輔助軟件（CAD）等進行處理后獲得3D模型，最后將模型文件輸入3D打印機后進行制作,。

當前各種不同類型的3D打印技術基本原理一致,，但根據(jù)成型方式與打印原料的不同可分為以下幾類：
①選擇性激光燒結（SLS）：使用激光選擇性融結熱塑性顆粒材料、金屬粉末,、陶瓷粉末等,；
②光固化成型（SLA）：使用紫外激光逐層掃描光敏聚合物，使其由液態(tài)堆積成型為固態(tài),；
③熔融沉積成型（FDM）：加熱后擠壓ABS,、PLA等熱塑型材料進行逐層推積；
④分層實體制造（LOM）：在薄片材料表面涂上熱熔膠后逐層切割粘貼成型,；
⑤激光選區(qū)熔化（SLM）：使用激光束熔融金屬粉末后凝固成型,；
⑥電子束選區(qū)熔化（EBM）：使用電子束熔融金屬粉末后凝固成型；
⑦生物打�,。褐饕�以生物細胞為生物墨��,，將其噴涂在生物支架后進行誘導培養(yǎng)。

在骨科和康復應用領域中,，SLA適用于精度較高的復雜模型制造,，但造價高，且可用打印材料較為局限,；FDM是目前最常見的3D打印技術,，適用于制造精度要求不高的模型，成本較低,；SLM與EBM適用于精度高的復雜小型金屬內(nèi)植物打印,，在骨科內(nèi)植物與臨床的主要應用為促進骨組織再生，使得生物3D打印成為近年來的研究熱點,。

術前規(guī)劃與模擬 涉及到復雜手術截骨,、修復重建、骨穿刺的骨科手術中,，醫(yī)生往往面臨確定截骨面以便于重建,、修復，尋找穿刺入口,，避免損傷周圍神經(jīng),、血管以及精準穿刺腫瘤，確定截骨量和截骨部位等問題。通過計算機輔助設計軟件與3D打印技術,，醫(yī)生可以獲得病人患處精準的立體模型,，比起傳統(tǒng)的X光片、CT片,、MRI圖像更能輔助其了解病人立體解剖結構,、準確診斷病情，確定手術方案,，并利用模型進行術前操作模擬,，也可用于向病人及其家屬解釋病情與手術方案，有利于醫(yī)患溝通,，減輕病人心理負擔,。
術前規(guī)劃與模擬可以降低手術的風險與難度、預測手術效果,、縮短手術時間及減少并發(fā)癥,，最大程度地減少手術造成的損傷，降低了醫(yī)生對經(jīng)驗的依賴,，實現(xiàn)個性化,、精準治療。

手術導板  由于人體解剖結構的復雜性,，在傳統(tǒng)的截骨,、假體和螺釘置入手術中，醫(yī)生需要有多年臨床經(jīng)驗,，術中需反復進行透視以決定假體螺釘置入通道,，容易造成手術時間過長和誤操作等問題，同時大量X線照射對于病人與醫(yī)生均會產(chǎn)生傷害,。王金武教授,、戴尅戎院士團隊 結合數(shù)字化設計和3D打印技術制作個性化肩關節(jié)經(jīng)皮導板如圖，克服了傳統(tǒng)肩關節(jié)穿刺過程中易出現(xiàn)的反復多次穿刺,、無法穿刺到病變甚至引起腫瘤病變播散等弊端，基本實現(xiàn)了肩關節(jié)病變手術診斷與手術中的精準定位與穿刺,。

對患者行頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定術前利用其CT數(shù)據(jù)三維建模,，設計并模擬螺釘?shù)淖罴堰M釘通道，設計并3D打印定位導向孔的導向模板輔助手術,，通過對術后效果的評估,，肯定了數(shù)字導向模板在椎弓根螺釘固定的實用性和安全性。

來源：九院3D打印中心王金武團隊