作者：医院骨科
随着数字化技术及医学科技的迅速发展，3D打印技术在医学领域得以广泛应用。借助于3D打印技术，医生可以将虚拟的影像变为实体模型，产生了一种有别于传统方法的新途径，为医学领域带来了新的理念和工作模式。其中，利用3D打印技术制备骨科模型是最早开展的技术之一，目前已在临床上得到了广泛应用。
医院骨科副主任孙涛讲解3D打印技术在骨科的应用
3D打印技术是什么？
3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，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打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。
特点是什么？
3D打印的特点就是将计算机中设计的三维模型打印出实物
3D打印技术在骨科领域有哪些应用？
3D打印技术在医学领域已获得应用，在骨科的应用目前已走在前列，骨科领域中3D打印技术的应用主要是以下几种:
(1)1∶1实物模型的制作;
(2)骨科手术辅助材料（导板）的制作;
(3)骨科个体化的内置物材料的制作。
看点
01
3D打印1∶1实物模型
应用3D打印技术术前根据患者CT三维重建的数据构建出1∶1的3D模型，为患者和医生提供触觉与视觉上的体验，对疾病的诊断、术前手术方案的设计、术前手术操作的演练、术中辅助手术操作以及术后恢复等方面拥有良好的应用前景和极高的应用价值。
3D打印的模型对疾病的诊断有着重要意义，例如在复杂骨折的分型、脊柱侧弯的分型、骨肿瘤的鉴别、关节损伤的严重程度等。
1.对骨肿瘤的患者，可根据CT值打印出肿瘤的范围，指导肿瘤的界限，术前制定手术计划，模拟操作，对肿瘤准确的切除及个体化制作材料和重建提供准确参数，可以明显简化手术，减小创伤及并发症，提高治疗效果。同时根据3D打印的骨关节原型，可计划内置物插入髓腔内的器材尺寸，为髓腔结构变异与器材结构差异的患者更好的置入假体，提高手术安全性和精确性。还可以预见手术过程中可能出现的情况如术后遗留骨缺损区域的三维外形，内固定器或个性化假体的参数、内固定物螺钉定位等，充分的术前准备，有助于提高手术疗效。
2.在复杂四肢骨折中，快速成型技术对骨折分型及手术复位演练有着重要的意义。对干骺端骨不连截骨、骨盆骨折、髋臼骨折、胫骨平台骨折、跟骨骨折等不同患者进行术前建模，利用3D制备的模型或者使用导板辅助螺钉及内固定材料准确置入，可缩短手术时间，减少并发症发生，手术效果令人满意。现已证实，数字化三维模型能够更直观、更准确地反映骨骼病变的三维立体结构，对临床医生的诊断、手术计划、内固定选择等有较大帮助，并且减少手术的操作时间，手术切口最小化，术中透视少、精确度高，增加手术的安全性，并缩短手术时间。
看点
02
3D打印定制化手术辅助导板
3D打印产品最突出的特点是精准、复杂成型、个体化，这正好符合医生的要求。现在3D打印的骨科手术辅助工具主要有:
1.个性化手术工具中最为典型的是手术置钉导板，包括骨盆导板、关节导板、脊柱导板等。
2.为严重的关节病变及畸形患者带来了个性化服务，“量身定制”的3D打印截骨导板，为患者实施精确截骨，减少骨质“黄金”的丢失。
3.骨肿瘤手术中3D打印的导板可提高肿瘤切除范围、精确度及置钉的准确性。
3D打印手术器械也得到应用，其制备的手术器械价格便宜而且能达到传统手术器械达不到的个性化的手术要求，对手术技术的提高和创新有着深远的影响。
看点
03
骨科个体化内置物材料的打印
3D打印骨科内置物包括两种。
1.内固定物、人工关节及骨骼内置支撑材料：应用3D打印技术可以制造出个体化的内固定钢板、人工关节或骨骼缺损的个体化植入物。年，戴尅戎教授施行人工半骨盆置换以保全患者的臀部和下肢，其将3D打印技术在国内正式引入临床，手术非常成功，打印的半骨盆主要起到良好的支撑效果，成为治疗成功的关键技术。
应用3D打印个体化制备的置入物进行组织缺损的修复，可以大大提高外科手术的精确性与安全性，传统的假体并不能完美的匹配患者骨骼的个体差异，各种疾病导致的骨缺损使骨骼的外形更不确定，3D打印技术设计与制备的置入物能够完美解决这些问题。
如今3D人工椎体、椎间融合器、髋臼假体等已完成临床观察，即将进入临床应用。
2.利用3D打印技术制备的生物支架：不仅起支撑作用还富有生物活性和生物相容性，而且支架孔隙的大小、形状更加符合种植细胞的迁移、增殖与分化，能够为组织缺损的修复提供优良的环境，采用的纳米微孔技术有利于细胞的生长与爬行。如今很多置入物采用磷酸三钙等材料，有实验显示如果多孔的磷酸三钙支架中混入氧化镁或氧化锶将更加有利于骨骼的生长。
3D打印技术制备的羟基磷灰石/聚己内酯/脱钙骨基质置入兔子体内不仅在支架周围成功诱导骨生成，同时能够引导骨细胞在支架的孔隙内爬行并产生新生骨，假如支架混有PLGA/β-TCP、BMP、DMB、软骨细胞、间充质干细胞等生物活性物质，可促进成骨细胞生成骨骼，现在许多支架直接采用可水解的材料作为原材料，其置入后可在体内自然降解，成骨的速度可以完美的匹配支架的降解速度，可修复大段骨缺损。
现今打印的生物活性骨骼已可直接植入到人体。
看点
04
3D打印技术在骨科的应用前景
3D打印技术在骨科的产业方向主要有2个，一个是快速成型，一个是快速制造。
1.快速成型:目前的3D打印技术，主要应用在快速成型方面，如制作模型、制作导板、制作匹配的骨替代物等都属于快速成型。
2．快速制造：是生产线式的制做，主要是在人工假体、内固定物、手术器械、骨移植物等实现快速制造。同时具有生物活性人工替代骨组织的制造方面也取得了巨大的进步。
随着电脑技术及材料技术的不断进步，3D打印技术应用的价格变的越来越低，并且媒体的推广也不断为人们所认识，越来越多的人接受3D打印技术。在骨科领域中具有生命特征的活性人造骨骼的3D打印发展主要依赖于生物材料、干细胞、组织培养等多学科的科技突破，将替代坏死、缺损的骨组织部分的具有生物活性人工骨组织直接打印出来，这项技术突破已经不是遥不可及的了。
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麦递途简介麦递途工贸（上海）有限公司是目前国内医疗领域同时具备医学3D打印设备、医用材料、医学软件、医学3D打印服务、云平台及科研服务六位一体（研发、制造、销售、培训、服务）的医学3D打印整体解决方案提供商，拥有自主品牌及全部软硬件知识产权，为客户提供一站式医学3D打印中心整体解决方案。
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