3D打印技术在骨科中应用的研究

李心龙

（哈尔滨市第一医院骨外科，黑龙江 哈尔滨 150010）

3D打印技术在骨科中应用的研究

李心龙

（哈尔滨市第一医院骨外科，黑龙江 哈尔滨 150010）

在计算机技术飞速发展的今天，3D打印技越来越被人们所认识。由于3D打印技术具有快速、个体化的优点，日益被骨科领域所重视。应用3D打印技术制作的模型能实现个体化治疗，术前制备3D打印模型可减少手术难度和缩短手术时间，增加手术精确性。本文就3D打印技术在骨外科的应用价值进行探讨。

3D打印骨科模型

随着3D打印技术的迅猛发展，使其在骨科领域获得较大发展。3D 打印技术是一种以数字化模型为基础[1]，运用黏合材料，经逐层打印的方式来创造实物的技术。由于计算机技术的不断更新发展，3D打印成本逐年降低，被越来越多的人认识和接受。

1 3D打印技术在骨科中的应用现状

1.1 辅助椎弓根螺钉置入

椎弓根螺钉置入是临床脊柱手术中最常用的内固定方法，脊柱的椎弓根细小，与脊髓和神经位置毗邻，置钉风险大，如何增加置钉精准度，减少手术并发症是临床医生急需解决的问题。通过个性化制作3D打印模型，可以在手术前确定螺钉的尺寸及置入轨道[2]，通过模拟钻孔导板辅助下进行椎弓根螺钉置入，使手术的设计精确度增加，便于术中操作。尤其在脊柱矫形手术中，可以在术前直接测量出畸形的角度，模拟螺钉置入的顺序及位置，极大地缩短手术时间，避免螺钉的偏离，使手术更加精准和安全，减少术中透视次数，切口最小化，减少手术出血量等[3-4]。

1.2 反应四肢骨折的实际损伤程度

在复杂四肢骨折中，使用传统方法往往需要消耗大量的手术时间，手术效果也很难达到最佳。3D打印技术能够直观地反应四肢骨折的实际损伤程度，对复杂髋臼骨折、粉碎性胫骨骨折等关节内骨折部位进行术前建模，能够确定钢板内置物的大小、准确形状、螺钉固定位置等，能够减少术中出血，降低手术并发症，提高手术精准度，使手术效果令人满意。

1.3 辅助骨肿瘤切除

对骨肿瘤的患者，最理想的治疗方式是彻底切除肿瘤，重建骨的支撑功能。传统的手术治疗主要依靠CT、核磁共振等影像学资料进行手术分型和术前手术方案设计，由于现有影像学资料难以直观的体现出骨肿瘤的范围与界限，会对术中判断带来一定误差，往往需要医生有出色的立体空间想象力和丰富的治疗经验，才能保证手术成功，还要对骨肿瘤切除后，如何重建骨支撑及恢复运动功能给予思考。3D打印技术可以事先确认切除范围和重建关系，对术中可能遇到的问题提前进行演练，确定最佳手术方案，提高治疗效果。

1.4 辅助人工关节置换

在人工关节置换方面，通过3D打印的骨关节原型，设计出适用其个人的假体，并根据置换关节的形态，生产出与患者关节最佳匹配的个性化关节假体，在最少截骨量的基础上保证假体与置换关节的最佳匹配，达到效果最优，有助于手术疗效改善。

2 3D打印技术前景展望

目前，3D打印技术在材料科学方面获得了较多研究和发展，在骨科应用上也已取得了一定的突破，并开始运用于临床。但由于我们的3D打印技术刚刚应用于医学临床，还存在一定不足。随着3D打印技术和材料科学的不断发展，3D打印模型成本呈下降趋势，但与人们预期仍有一定差距；同时，3D打印模型需一定的时间才能完成，较难应用在急诊手术中；另外，3D打印设备大多与工艺参数绑定，任何一个工艺参数的更改都需要专业人员的参与，目前医疗技术人员在此方面的培训及专业技术有待加强。随着对3D打印技术不断深入研究，必将成为骨科界重要的科研课题之一，具有深远的历史和现实意义。大规模应用临床后，可以收到良好的经济和社会效益。

[1] 鲍立杰,张志平,吴培斌.3D打印技术在骨科的研究及应用进展[J].中国矫形外科杂志.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.

本文编辑：王雨辰

R318.08

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ISSN.2095-8242.2017.018.3552.01

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