摘要：本文首先分析了3D打印技术原理，接下来详细阐述了3D打印技术在骨科的应用现状，最后对3D打印技术在骨科护理的应用做具体论述，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。
关键词：3D打印术;骨科;医学教育;手术模型;骨科支具;个性化植入物;组织工程
引言
3D打印技术是一项能够使电子信号转化为三维实体模型或零件的技术，让人们能够把想象转化为现实物品。目前，医疗相关3D打印主要用于创建个体化的组织、器官、血管和生物再生支架以及新的植入物和修复体等方面。而在骨科领域的3D打印技术开展最早，如今运用也最为广泛。
13D打印技术原理
3D打印技术是集成计算机辅助设计和制造、数控技术、激光技术、高分子材料、三维CT技术等知识为一体的全新快速成型(rapidprototyping，ＲP)技术。在快速成型装置内装有液体或粉末等打印材料，将计算机设计的三维模型数据分层并逐层打印，然后叠加到一起，成为一个立体物体。分层制造、逐层叠加是其核心原理。
23D打印技术在骨科的应用现状
2.1术前规划
利用3D打印技术可以在术前根据患者的影像学资料所提供的数据，构建出所需部位1：1实物模型，这对于术前规划具有重要作用。首先，有助于术前诊断。现有的影像学检查只能够提供单一的二维平面图像，当发生复杂骨折时，这些传统的影像学检查并不能清晰而又直观的显示出三维解剖关系。而1：1实物模型则可以直观、立体的呈现出骨折后的全貌，不易漏诊一些细微的变化。特别是对于部分低年资医师，由于他们的临床经验不足，容易发生误诊、漏诊，而如果将患者受伤后的骨骼模型打印出来，再次进行评价，则诊断的符合率能够大幅上升。其次，有助于设计手术方案、术前模拟手术。通过这些直观、立体的3D打印模型，医师可以更加容易找到手术思路、制定出切实可行的手术方案。同时，医师还可以在这些1：1实物模型上进行手术预演，通过多次的体外手术训练，在手术过程中做到有条不紊，简化操作、缩短手术时间、减少患者的术中出血量。
2．2术后指导
利用3D打印模型对患者及家属进行针对性的康复教育，演示如何保持正确体位及进行体位转换，以防止不正确的体位导致骨折移位、内固定不稳或断裂，让患者及家属理解并重视。
2.3骨科临床教学
对于年轻医师来说，课本的知识较为枯燥，不能够在头脑中形成图像，缺乏感性认识，而这些实物模型则能够形象的体现出我们人体的解剖结构，带教老师还可以在实物模型上进行演示，让实习医师理解得更加透彻。而且，通过在3D模型上进行模拟手术，能够加快实习医师吸收、利用课本知识，掌握该种疾病解剖变化。这种教学方法可以明显提高教学质量。
2.4骨科金属内植物
关于3D打印骨科金属内植物的研究起始于欧洲，我国也很重视在这方面的探索。与传统的金属内植物相比较，这种个性化内植物与个体的匹配度更加高，它是根据患者所需来进行打印的，尺寸更加的适合，能够让患者术后功能恢复更佳。更为前沿的研究是通过在金属内植物中添加药物来刺激成骨、治疗疾病。
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33D打印技术在骨科护理的应用
3.13D打印在骨科术后护理康复的应用骨科疾
病患者很多时候需要康复辅助支具来帮助恢复正常的功能，目前临床一般采用石膏进行外固定，由于石膏比较硬，与皮肤贴合度差，患者感到不舒适，影响患肢功能训练的依从性，导致患肢肌力减弱，关节活动度低。结合患者资料，用3D打印技术个性化设计和制造的康复支具外形仿真人体解剖形态，与人体结构更贴合，在不影响生物力学强度情况下，支具制作呈多孔或呈网状，保持透气性。3D打印支具穿戴方便，可以洗澡，材料较刚硬的3D打印支具对患肢起到支撑、保护作用，材料较柔韧的可以辅助进行关节功能训练。3D打印支具在不久的将来可能成为骨骼外固定的主流。
3.2个性化植入物
骨科手术为了纠正畸形和恢复功能，经常需要使用到内植入物和假体。常规的植入物和假体基本能满足大部分病例的需求，但是对一些常规尺寸不适用或者常规植入物或假体无法匹配疾病缺损的情况，可能需要外科医生在术中费力地去修整植入物。然而，3D打印却能术前就可以为患者量身定做个性化的植入物，从而提高手术的效率和效果。同时，内植物的微孔设计是骨科3D打印内植物最显著也是最重要的特征之一。金属微孔可供骨组织长入的现象，在金属3D打印内植物问世之前就已经被观察到，故有人形象地称之为“金属骨小梁”。
4前景与展望
3D打印因具有高精度、个体化突出等优势，满足了骨科众多患者差异化的需求，其临床实践的效果也越来越明显。随着3D打印设备价格的合理化，打印材料的日渐丰富，制作软件的无缝对接，国家有关法规、标准的逐步完善，其应用前景不可估量。因此，笔者认为3D打印可以由临床医护人员向数字医学3D中心提交打印申请，在患者进行影像学检查后，数字医学3D中心自动获取影像学数据进行设计，在最短的时间内打印出3D模型交付临床使用，这样节省了中间环节，缩短了不少等待的时间;另外，3D打印模型的收费项目列入影像学科的后期设计制作，可以对3D打印在临床各领域大范围的应用起到很好的推动作用。
结语
综上所述，由于骨组织为固态组常涉及植入物，3D打印在骨科中运用甚为广泛。在医学教育和操作的培训中，3D打印模型可以让学员通过更形象的方式学习人体形态学知识或者在零风险的打印模型上进行有创操作以缩短学习曲线;3D打印也能让患者对于自己体内的病变部位有一定的了解，从而改善医患关系。根据术前患者资料而个体化打印出的模型可以增加外科医生对于手术部位结构的认识，特别是对于畸形结构、复杂骨折和翻修手术的术前规划;而根据个性化的手术导板能够让手术大到与术前在影像上设想几乎相同的效果，让手术更加精准也更加安全。内植入物为目前3D打印应用最广也是最重要的领域，2010年美国FDA批准3D打印钛合金髋臼关节杯InteGrip的使用，2013年美国FDA批准3D打印腰椎椎间融合器Tesara的使用，而在2015、2016年中国药监局批准了3D打印人工髋关节和3D打印人工椎体的使用。在此基础上，更多的关节和脊柱外科的内植入物正在研发过程之中，如膝关节假体、关节修补垫和自稳型人工椎体等。生物工程为当前骨科3D打印技术的另一个热门领域，3D打印出的含有分化和生长因子的多孔微结构构建生物相容性支架已经在研究中被证实可以诱导干细胞分化、生长。目前生物工程组织支架的两个最大的制约因素为有限的分辨率和屈指可数的材料种类。3D打印支具也因准确性高、舒适，同时也能合理地腾出伤口恢复的窗口，被证实有更好的依从性和临床疗效。3D打印手术器械在能够保证功能的条件下，最大程度削减了成本，对于个性化医疗及新兴手术器械的推广具有深远意义。
参考文献
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［3］OsagieL，ShaunakS，MurtazaA，etal．Advancesi3DModeling:PreoperativetemplatingforＲevisionWristSurgery［J］．Hand(NY)，2017，12(5):NP68－NP72．
论文作者:郭华
论文发表刊物:《城镇建设》2019年13期
论文发表时间:2019/9/26
标签：骨科论文; 模型论文; 手术论文; 技术论文; 患者论文; 术前论文; 印支论文; 《城镇建设》2019年13期论文;