3D打印技術在康復醫學中的應用與研究進展

（鄭州工業應用技術學院，河南鄭州市，451100）趙翠萍郜帥王英王晶晶王燕

3D打印技術屬于一種快速成型技術，以數字模擬文件為基礎，將粉末狀或者塑料狀等材料逐層疊加粘合在一起，形成高質量的構造物體。目前3D打印技術不僅在模具制造以及工業設計等方面應用較廣泛，在醫學中的應用也開始增多，比如制作髖關節或牙齒。目前在康復醫學上，通過3D打印技術為患者提供疾病最精確的數據，為病人做個性化的精準治療已經成為研究的重點。本文將結合3D打印技術的特點，綜述該技術在康復矯形器、假肢等方面的的應用，希望對康復醫學技術發展提供幫助。

1 3 D打印技術在個性化矯形器中的應用

矯形器在康復醫學中的應用比較廣泛，包括支具、夾板、矯形裝置等，通過外置在患者的某個部位，可以對他們的骨骼系統和神經肌肉結構等進行固定和矯正，以預防康復期內出現的骨骼或肌肉結構變形的問題。矯形器與人體密切接觸，需要良好的適配性才能起到作用，因此需要進行個性化設計，傳統的矯形器在設計中存在很大的問題，比如石膏和夾板由于設計不合理，很可能會出現皮膚感染、肢體僵硬、骨筋膜室綜合征等。3D打印技術改變了傳統矯形器適配性差的問題，減少了康復期易出現的各種問題。

1.1 上肢矯形器

隨著人們康復理念的轉變以及相關材料學方面的發展，上肢矯形器已經廣泛應用在骨科、康復科、燒傷科等科室。其主要作用是保持上肢不穩定的肢體于功能位，提供牽引力以防止攣縮，也能幫助患者補償失去的肌力，幫助無力的肢體運動。按照安置的區域，包括手矯形器、腕手矯形器、肩矯形器以及肘腕矯形器等。熊寶林[1]研究了上肢矯形器在骨科康復中的應用，利用3D打印矯形器穩定臂叢神經損傷患者的拇指、食指和中指的指間關節，在腕近側安裝彈簧調節開關，可以促進骨科患者的肩腕關節早期康復，恢復肩腕關節的運動。張派[2]等研究了基于數字化建模和3D打印技術的前臂骨折外固定矯形器，發現相比傳統機械制作的矯形器，該種矯形器與患者的前臂貼合性更好，可以根據患者的實際感受調整松緊度，減少了對皮膚的損傷，降低了感染性。

1.2 下肢矯形器

下肢矯形器在康復醫學中使用也較多，主要起到預防變形、矯正變形、保護病變組織以及對喪失功能的代償和輔助。3D打印技術下制造的下肢矯形器由于適配性好，能用于各種骨關節功能障礙、足部疾患等的輔助治療。目前，應用較多的是踝足矯形器（AFO），對于患有踝背伸障礙的腦卒中患者，穿戴上踝足矯形器能很好的改善偏癱步伐，提供患者步行功能，降低跌倒的風險。王希瑞[3]探討了可調節踝足矯形器配合針灸治療在腦出血偏癱患者足畸形及步行能力改善方面的影響，將研究者分為對照組和觀察組，對照組采用常規治療法，觀察組采用配戴可調節踝足矯形器治療，經過6周治療后統計足下垂及足內翻畸形率，結果觀察組的平衡量表（BBS）及Holden功能步行分級(FAC)顯著高于對照組，說明可調節踝足矯形器配合針灸治療可有效減少腦出血偏癱患者的足下垂和足內翻畸形,改善平衡能力。許鳳娟[4]比較了裸足與穿戴踝足矯形器時偏癱患者步行能力，發現穿戴AFO后,患者步行速度提高,偏癱步態不對稱指數減少,偏癱側單支撐期足底壓力峰值較前增大，效果較為明顯。在應用3D打印技術制作的下肢矯形器時，對于下肢水腫的患者，不能使用緊貼皮膚穿著的矯形器，以免造成患者皮膚損傷。

1.3 脊柱矯形器

目前青少年由于長期的不良坐姿很容易出現結構性脊柱側彎，占到了脊柱彎曲總數的80%左右。傳統的脊柱矯形器佩戴依從性不高，對于脊柱的矯正效果不理想。3D打印脊柱矯形器符合患者個性化要求，具有輕量、美觀、透氣和符合生物力學矯正原理等特征。徐純鑫研究了Rodin 4D技術制作青少年特發性脊柱側凸(AIS)矯形器與傳統石膏技術制作AIS矯形器的對于治療脊柱側彎的療效差異。患者分別佩戴兩種矯形器1年后，進行Cobb角測量，佩戴脊柱側凸(AIS)矯形器的Cobb角度改善更好，說明該技術優于傳統石膏技術。胡文清[6]認為隨著青少年年齡的增長，如果不對脊柱側彎進行矯正，會導致輪廓變形，不僅影響心肺功能，而且可能會發生脊髓壓迫及癱瘓。采用3D打印脊柱矯形器對68例特發性脊柱側彎患者進行治療后，患者自覺癥狀和陽性體征消失，直立位正位片顯示無側凸，X線正位片顯示Cobb角≤5°，康復效果非常好。脊柱矯形器在穿用的過程中，應適時的脫下矯形器做一些體操活動，提高脊柱的舒展度，減少因為長時間穿戴引起關節攣縮，阻礙脊柱活動。

2 3D打印技術在定制化假肢中的應用

假肢也是3D打印技術應用的一個方向。傳統的假肢在制作工藝上要求非常苛刻，需要根據患者解剖學特征進行選型、修型和調整，往往價格昂貴、費時費力，而且適配性也不好。通過3D打印，假肢可以以較低的成本制造，截肢者可以為他們的假肢選擇各種設計，而且適配性好，便于患者的運動功能恢復。目前，3D打印假肢技術，能按照佩戴者殘肢的三維形貌數據、肌骨生物力學特征等參數逐層打印具有人體生物力學性能的剛柔耦合的假肢接受腔，使得截肢患者感受不到假肢帶給自己的運動靈活性不足問題，提高了運動的舒適性。

針對兩組患兒均采取常規抗感染,平喘及其他對癥治療。觀察組患兒在此基礎上加用布地奈德混懸液聯合復方異丙托溴銨溶液霧化吸入治療,對于3歲以下的患兒每次予以布地奈德混懸液1ml及復方異丙托溴銨溶液1.25ml,使用空氣壓縮泵霧化吸入劑進行霧化治療,每日2次,每次時間以藥液吸完為準,每療程2-3天。

3 結語

綜上所述，目前3D打印技術在康復醫學中的應用已經比較廣泛，主要用在康復矯形器、假肢等應用上，與傳統的矯正器相比，其適配性更好，減少了與皮膚的直接接觸，不會造成感染、痤瘡等并發癥的出現。但是考慮到3D打印醫療器械屬于專屬定制性器械，在制作過程中的監管仍存在一些問題，導致3D打印矯正器在應用中出現了很多問題，影響了其使用范圍。下一步，3D打印技術應用在康復醫學中時，一定要結合患者康復需求，制作適合不同矯正患者的矯正器，減輕重量和厚度，提高使用靈活性，最終滿足康復醫學的要求。