3D打印技术在骨科临床中的应用

3D打印技术在骨科临床中的应用

俞沁圆王陶黎仲荣洲

上海市养志康复医院（上海市阳光康复中心）

【摘要】3D打印技术是一种新兴的快速成型技术，这种技术有着精确的实体复制优势，能够将数字精度扩展到实体世界，也正是因为这种优越性，使得这种技术在骨科临床中得到了广泛的应用。本文就3D打印技术在骨科临床中的应用进行了相关的分析。

【关键词】3D打印技术；骨科；应用

0.引言

骨科是治疗与骨科疾病相关的一个科室，由于骨头覆盖在皮肉之下，而当前的诊断治疗技术很难获得清晰的图像，给治疗带来一定的困难。而3D打印技术作为一种先进的快速成型技术，通过3D，可以获得三维结构的图像，将数字精度扩展到实体世界，在制造个性化物品如与患者匹配的假肢、牙齿等领域有着独特的优势，为骨科临床疾病的诊治提供了技术保障。

1.3D打印技术的概述

所谓3D打印技术是在数字模型文件的基础上，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，3D打印技术是快速成型技术的一种，D打印技术打印出来的实体精度高，也正是3D打印技术成型精度高，重复性好，从成型工艺上看3D打印技术突破了传统成型方法通过快速自动成型系统与计算机数据模型结合，无需任何附加的传统模具制造和机械加工就能够制造出各种形状复杂的原型。在现在社会里，3D打印技术在医学领域中已经得到了广泛地应用[1]。起初，3D打印技术主要是用来打印无生物活性的人工关节和假体。而随着新材料、新技术的发展，3D打印的材料也得到了丰富，使得3D打印技术的应用范围也得到了扩展，如模型制作、假肢制作、人体组织、器官等[2]。能做到较高的精度和很高的复杂程度，可以制造出采用传统方法制造不出来的、非常复杂的制件；3D打印能做到较高的精度和很高的复杂程度，可以制造出采用传统方法制造不出来的、非常复杂的制件；

2.3D打印技术在骨科临床中的应用

2.1实体模型的制作

3D打印技术是先通过计算机建模软件建成“三维模型”再将建成的模型逐层、逐面的打印。在骨科临床中，尤其是在创伤外科，骨头受伤必然会给患者带来巨大的疼痛，由于骨头藏于皮肉之下，在进行治疗的时候存在一定的难度。而利用3D打印技术，可以对患者的患者进行模型制作，3D打印技术[3]可以将患者骨折形态通过三位图像展示出来，医务人员通过观看三位图形，可以了解患者骨折具体情况，并根据所得到的信息，制定手术方案。同时，3D打印模型精确度高，通过实物打印模型，以实物模型为参考，可以缩短手术时间，减少术中出血量，从而促进患者的早日康复。譬如四肢骨折，四肢骨折比较复杂，在四肢骨折进行手术治疗时，需要手术医师具备扎实的解剖知识以及丰富的临床经验。而加注3D打印技术，可以对患者四肢骨折部位进行实物建模，手术医师可以在模型上进行手术操练，制定出最优的手术方案，从而为患者的健康提供保障。

2.2骨科手术辅助材料的打印

材料是3D打印技术的核心之一，也正是因为3D打印技术采用了先进的材料，可以打印出不同的产品。就当前3D打印技术可以使用的材料有金属、陶瓷、塑料等，而不同的打印材料制作出来的产品也会不同，如钢板，关节、骨骼支架、骨外固定架等[4]。针对骨科疾病，骨折后需要将原来骨折部位进行符合，在手术治疗过程中需要用到各种辅助材料，如钢板、钉、关节导板等，这些辅助材料在骨科手术中均发挥着重要的作用。而借助3D打印技术，可以答应骨科手术所需的这些辅助材料，从而节省材料。如，3D打印的导板可以提高肿瘤切除范围、精确度，3D打印的钉可以提高其准确性和精度，3D打印的个体化制备的置入物进行组织缺损修复时可以提高手术的安全性。

2.3骨科内置物材料的打印

在骨科疾病中，由于骨组织受伤，骨关节相关功能就受阻，骨组织难以起到制成作用。而3D打印的内置物材料可以替代骨组织，3D打印的骨科内置物有两种，一种主要是起支撑作用，另一种是既其支撑作用也富有生物活性[5]。就目前来看，骨科内置物采用的材料主要是磷酸三钙，这种材料有助于骨骼的生长。而利用3D打印技术制备的生物支架[6]，不仅丰富了骨科内置物，同时也提高了支架的生物相容性。依靠3D打印技术打印出来的产品精确度高，适合种植细胞的迁移、增殖以及分化，能够快速的修复缺损组织，促进骨细胞生成骨骼。

2.4提高手术精度

针对骨科疾病，手术治疗是最常用的手段，但是手术治疗需要暴露骨折范围，很容易引起皮瓣坏死、切口感染等问题，进而影响到威胁到患者的健康。而借助3D打印技术，利用打印出的模型进行模拟手术，证实术前模拟所选择的最佳手术入径、钢板防止位置等与书中实际情况匹配良好，从而选择合适的钢板治疗骨折，提高手术精确和效果。

3.结语

综上，3D打印技术作为一种快速成型技术，这种技术在骨科临床中发挥着重要的作用。利用3D打印技术，可以进行实物建模，通过模型进行模拟练习，在模拟练习中找出最佳方案，从而提高治疗效果，促进患者的健康。随着科技的发展，3D打印技术水平也会不断提高，其应用范围也会越来越广，将在临床医学中发挥着愈来愈重要的作用。

参考文献：

[1]高宗强，张格林，吴玮，张凯婧，兰宾尚.3D打印技术在骨科中的应用及展望[J].中国医学教育技术，2016，03：252-255.

[2]蒋明辉，蔡立宏，雷青，陈立，陈松，刘堂友，周伟力.3D打印技术在骨科临床的应用研究及展望[J].中华损伤与修复杂志（电子版），2016，04：288-290.

[3]孙小磊，汪缨，张晖，何伟.3D打印技术在临床中的应用现状及展望[J].中国医疗设备，2017，01：99-102.

[4]王宇辰，陈云丰.3D打印技术在临床骨科中的应用[J].国际骨科学杂志，2016，06：358-362.

[5]马向浩，张蕾蕾，张颖，朱英杰，王会超，刘又文.3D打印技术骨科临床应用进展[J].中国数字医学，2016，06：2-5.

[6]郭昱，肖东民，蒋锋.3D打印技术在骨科个体化治疗的应用[J].中国卫生产业，2015，35：105-107.

第一作者：姓名：俞沁圆，出生年月：1991年9月9日，性别：男，籍贯：上海市，工作单位：上海市养志康复医院（上海市阳光康复中心），职称：辅助器具工程师、矫形器师、康复治疗师、CAD工程师，学历：硕士，研究方向：3D打印技术临床医学发展

第二作者：姓名：王陶黎，出生年月：1978.11.17，性别：男，籍贯：上海市，工作单位：上海市养志康复医院（上海市阳光康复中心），职称：主治医师，学历：硕士，研究方向：骨与关节康复、骨科生物力学

第三作者：姓名：仲荣洲，出生年月：1973.12.08，性别：男，籍贯：南通市，工作单位：上海市养志康复医院（上海市阳光康复中心），职称：副主任医师，学历：硕士