3D打印在骨科領域的應用和局限性

南極熊導讀：IT革命始于萬維網(wǎng)的出現(xiàn)，從那時起，世界見證了技術的快速變革。在我們的有生之年，一些技術已經(jīng)過時，取而代之的是各種新穎的技術和創(chuàng)新型的產(chǎn)品。近些年來，席卷醫(yī)學界的一項技術發(fā)展是3D打印。



3D打印是通過逐層制造來創(chuàng)建三維物體的。3D 打印的過程首先是制作要打印的對象的圖形模型。這些通常使用計算機輔助設計 (CAD) 軟件包進行設計，然后將模型進行切片等操作，3D打印機會按照切片信息對物體進行制造。3D打印最主要的好處是它可以對任何東西進行快速原型制作，可以說，對其使用的唯一真正限制是用戶的想象力。當零件過于復雜，無法在傳統(tǒng)的制造（如 CNC 銑削或成型）中創(chuàng)建時，就可以選擇3D打印制造工藝。它也比許多其他傳統(tǒng)制造方法更經(jīng)濟。今天，南極熊帶您深入研究3D打印在醫(yī)學科學中的使用，重點是骨科領域。

根據(jù)發(fā)表在《 全球健康雜志》上的一項研究， 通過3D打印制造的3D模型降低了醫(yī)療部件的開發(fā)成本和手術計劃時間。

●將3D打印與骨科相結合，有助于識別和理解病患的創(chuàng)傷部位，為手術的成功提供更大的保障。這項技術可以使醫(yī)生更準確、更仔細、更經(jīng)濟地設計、生產(chǎn)、重建和計劃手術。總的來說，3D打印的創(chuàng)新為醫(yī)療診治過程種的的設計和執(zhí)行開辟了新的道路。

●骨科3D打印有助于設計精確的解剖形狀，并可將可滲透的骨替代產(chǎn)品整合到患者身體中，制作的植入物具有長期穩(wěn)定性。

3D打印可以用于骨科領域：

●精確骨骼數(shù)據(jù)

當骨骼受損嚴重時，診治過程經(jīng)常遇到瓶頸，尤其是出現(xiàn)骨變形的情況下，X光片通常用于骨科手術，但它們?nèi)狈﹃P于骨缺損程度的精確數(shù)據(jù)。在這里，3D 打印可以派上用場，可以提供特定的所需數(shù)據(jù)。

●手術計劃

3D 打印模型可以用于協(xié)助修復性骨骼手術過程，使用3D會生成患者受影響的身體部位的精確復制模型，醫(yī)生可以仔細查看和研究。臀部、膝蓋和肩部的不同打印模型可用于定制受傷部位的特定設計，并用作患者特定的植入物。

●逆向工程手術驗證

3D 打印的另一個用途是借助 3D 掃描儀的逆向工程輔助來識別矯形器。這種方法能夠適應患者的生命系統(tǒng)，并簡化治療過程以及材料的選擇。

●其他

AM 通過提前對項目進行修改來縮短推進時間。快速原型制作 (RP) 允許在計劃的程序中按時設計、制造和組裝物品，目標是可以修正錯誤并在經(jīng)濟的情況下進行更改。Fortis 醫(yī)院的手部和上肢手術（骨科）顧問 Vikas Gupta 博士指出，在切除腫瘤時，使用石膏的傳統(tǒng)方法占用腫瘤可能增大的時間，而3D打印有效地解決了這個問題，因為這個過程很快。

除了具有成本效益、節(jié)省時間的元素之外，3D 打印還允許創(chuàng)建患者特定的產(chǎn)品，允許進行廣泛的修改以滿足個體患者的需求。此外，3D 打印可以在偏遠地區(qū)使用，因為它只需要打印機和材料，因此無需攜帶昂貴、笨重的設備。

但是，與大多數(shù)現(xiàn)代技術一樣，它的使用也存在一定的局限性，如下所示：

●清潔限制

3D打印的成型機會給植入物創(chuàng)造者和生產(chǎn)者帶來了一些新的困難。創(chuàng)始者和制造商需要考慮儀器的清潔條件，并將其嵌入規(guī)劃階段，因為巨大的幾何靈活性帶來的清潔限制也是很嚴重的

●生物可打印材料限制

最先進的 3D 打印，特別是用于制造可植入生物醫(yī)學設備的技術，受到可打印材料的嚴重限制。因此，需要選擇性材料處理技術來解決不能有效打印的材料。

●政府要求、標準化和監(jiān)管限制

3D 打印的制度化和標準化是一個持續(xù)的過程。尤其是在醫(yī)療領域，需要接受政府監(jiān)管。

●生物降解性和毒性限制

材料的降解是3D打印的一個重要問題。使用降解材料可能會導致系統(tǒng)內(nèi)部缺氧和酸中毒，這可能會傷害細胞。

不管這項技術的局限性如何，3D 打印都將徹底改變外科手術，與其他現(xiàn)有技術相比，3D 打印可以確保更高的成功率。考慮到這項技術的未來，Gupta 博士表示：“生物墨水和基質正變得越來越普遍。并且可以誘導細胞在包括干細胞在內(nèi)的生物基質中生長。因此，在不久的將來，器官也可以打印出來，極大地促進了醫(yī)學界的發(fā)展。器官移植的漫長等待時間將很快成為過去。” 南極熊相信，3D打印具有很多的優(yōu)勢，在不斷的進步下，將成為醫(yī)學界不可或缺的技術。