3D打印技術在骨科中應用的研究

李心龍

（哈爾濱市第一醫院骨外科，黑龍江 哈爾濱 150010）

3D打印技術在骨科中應用的研究

李心龍

（哈爾濱市第一醫院骨外科，黑龍江 哈爾濱 150010）

在計算機技術飛速發展的今天，3D打印技越來越被人們所認識。由于3D打印技術具有快速、個體化的優點，日益被骨科領域所重視。應用3D打印技術制作的模型能實現個體化治療，術前制備3D打印模型可減少手術難度和縮短手術時間，增加手術精確性。本文就3D打印技術在骨外科的應用價值進行探討。

3D打印骨科模型

隨著3D打印技術的迅猛發展，使其在骨科領域獲得較大發展。3D 打印技術是一種以數字化模型為基礎[1]，運用黏合材料，經逐層打印的方式來創造實物的技術。由于計算機技術的不斷更新發展，3D打印成本逐年降低，被越來越多的人認識和接受。

1 3D打印技術在骨科中的應用現狀

1.1 輔助椎弓根螺釘置入

椎弓根螺釘置入是臨床脊柱手術中最常用的內固定方法，脊柱的椎弓根細小，與脊髓和神經位置毗鄰，置釘風險大，如何增加置釘精準度，減少手術并發癥是臨床醫生急需解決的問題。通過個性化制作3D打印模型，可以在手術前確定螺釘的尺寸及置入軌道[2]，通過模擬鉆孔導板輔助下進行椎弓根螺釘置入，使手術的設計精確度增加，便于術中操作。尤其在脊柱矯形手術中，可以在術前直接測量出畸形的角度，模擬螺釘置入的順序及位置，極大地縮短手術時間，避免螺釘的偏離，使手術更加精準和安全，減少術中透視次數，切口最小化，減少手術出血量等[3-4]。

1.2 反應四肢骨折的實際損傷程度

在復雜四肢骨折中，使用傳統方法往往需要消耗大量的手術時間，手術效果也很難達到最佳。3D打印技術能夠直觀地反應四肢骨折的實際損傷程度，對復雜髖臼骨折、粉碎性脛骨骨折等關節內骨折部位進行術前建模，能夠確定鋼板內置物的大小、準確形狀、螺釘固定位置等，能夠減少術中出血，降低手術并發癥，提高手術精準度，使手術效果令人滿意。

1.3 輔助骨腫瘤切除

對骨腫瘤的患者，最理想的治療方式是徹底切除腫瘤，重建骨的支撐功能。傳統的手術治療主要依靠CT、核磁共振等影像學資料進行手術分型和術前手術方案設計，由于現有影像學資料難以直觀的體現出骨腫瘤的范圍與界限，會對術中判斷帶來一定誤差，往往需要醫生有出色的立體空間想象力和豐富的治療經驗，才能保證手術成功，還要對骨腫瘤切除后，如何重建骨支撐及恢復運動功能給予思考。3D打印技術可以事先確認切除范圍和重建關系，對術中可能遇到的問題提前進行演練，確定最佳手術方案，提高治療效果。

1.4 輔助人工關節置換

在人工關節置換方面，通過3D打印的骨關節原型，設計出適用其個人的假體，并根據置換關節的形態，生產出與患者關節最佳匹配的個性化關節假體，在最少截骨量的基礎上保證假體與置換關節的最佳匹配，達到效果最優，有助于手術療效改善。

2 3D打印技術前景展望

目前，3D打印技術在材料科學方面獲得了較多研究和發展，在骨科應用上也已取得了一定的突破，并開始運用于臨床。但由于我們的3D打印技術剛剛應用于醫學臨床，還存在一定不足。隨著3D打印技術和材料科學的不斷發展，3D打印模型成本呈下降趨勢，但與人們預期仍有一定差距；同時，3D打印模型需一定的時間才能完成，較難應用在急診手術中；另外，3D打印設備大多與工藝參數綁定，任何一個工藝參數的更改都需要專業人員的參與，目前醫療技術人員在此方面的培訓及專業技術有待加強。隨著對3D打印技術不斷深入研究，必將成為骨科界重要的科研課題之一，具有深遠的歷史和現實意義。大規模應用臨床后，可以收到良好的經濟和社會效益。

[1] 鮑立杰,張志平,吳培斌.3D打印技術在骨科的研究及應用進展[J].中國矯形外科雜志.2015,23(4):325-327.

[2] Owen BD,Christensen GE,Reinhardt JM,et al.R apid prototype pa-tient－specific drill template for cervical pedicle screw placement[J].Comput Aided Surg,2007,5:303－308.

[3] Lu S,Zhang YZ,Wang Z,et al.Accuracy and efficacy of thoracic pedicle screws in scoliosis with patient－specific drill template[J]. Med Biol Eng Comput,2012,7:751－758.

[4] Kawaguchi Y1,Nakano M,Yasuda T,etal.Development of a new technique for pedicle screw and Magerl screw insertion using a 3－di-mensional image guide[J].Spine,2012,23:1983－1988.

本文編輯：王雨辰

R318.08

A

ISSN.2095-8242.2017.018.3552.01

哈爾濱市科技創新人才研究專項資金青年后備人才項目（2015RAQYJ106）