3D打印技术在骨缺损修复支架中的研究进展

邓文振 张旭 赵地 葛叶蔓

【摘要】交通技术的进步给人类带来了便利的同时，也增加了骨折、外伤的发生率，人体骨自身修复能力有限，对于大面积骨缺损缺乏修复能力，骨缺损修复支架技术便应运而生，本文就骨缺损修复支架的制作方法做一简单介绍。

【关键词】3D打印;骨缺损;支架;骨修复

临界骨缺损的定义为骨缺损修复仅靠自身骨愈合能力不能实现，超过临界骨缺损的骨修复更是骨修复的难点，Schmitz J P的动物实验表明临界骨缺损骨缺损长度超过长骨直径的1.5倍或骨缺损大于该骨体积的1/5～1/4，最理想的修复方法为自体骨修复，但存在供区骨量不足，供区组织功能障碍及术后供區软组织塌陷等一系列问题。随着组织工程学的兴起及伴随着科技进步而生的3D打印技术的出现为临界骨缺损的修复带来了希望。

3D打印（Three Dimensional Printing，3DP）诞生于20世纪80年代末，3D打印基于三维模型数据，其核心原理为分层制造，逐层叠加。数字医学的主要部分是CAD，包括镜像成像、自由曲面构造、有限元分析、数据分割与构造、差分分析以及图像配准技术。截止目前，3D打印技术已被广泛应用于四肢骨缺损、髋臼骨缺损、口腔颌面骨缺损、颅骨骨缺损、骨肿瘤导致的骨缺损。1990年3D打印首次应用于医学，打印出颅骨模型，2012年首次利用细胞打印出肝脏组织。

目前颌面部缺损中应用的金属元素以钛、镁元素为主，钛基金属具有良好的生物安全性，较好的生物惰性，质轻，强度较高，但传统制备的钛基支架与缺损部位稍有差异，不能完全贴合，而3D打印的钛基支架运用计算机辅助设计与建模制作，可与缺损部位完美契合，大大增加了骨缺损修复的成功率。王文浩等人研究表明3D打印钛基支架较传统手工裁剪钛网，具有临床操作时间短，围术期并发症较低，钛钉数目少，钛网厚度小，且在术后随访期间，3D打印组并发症发生率低于传统手工裁剪组。镁基金属相较于钛基金属，除具备钛基金属良好的生物安全性、质轻的优点外，还具备其生物力学性能与骨组织相匹配，，在体内逐渐降解并由新生骨质取代，促进细胞的黏附增殖、诱导骨生成、促进新骨生成的优点。镁基支架主要分为磷酸钙涂层镁基支架、聚合物膜镁基支架、镁合金支架以及多孔状镁基支架。Mg降解过程中，产生Mg（OH）2及H2，Mg（OH）2与Cl-发生反应而被吸收或者排出体外，同时Mg是人体必需元素，约占0.05%，约二分之一存在于骨骼中，其还具有抗菌和抗肿瘤作用。汤海燕等人研究表明3D打印镁合金支架与传统铸造制备的镁合金相比，3D打印组镁合金的力学性能更佳，而表面包裹PLA能有效控制其降解速率。除钛基、镁基金属外，临床上常运用的还包括钽基金属，其3D打印组相较于传统制备组，具有许多优势。

不足与展望

随着打印技术的不断完善，3D打印技术会逐渐的渗透到医学的各个角落，特别是在骨科、颌面外科中。随着人工智能的不断进步，3D打印技术的运用会更加常态化。目前由于3D打印技术还未完全成熟，性能还不稳定，价格十分高昂，限制了其在临床上的应用，还尚需一段时间，才能在临床上普及应用。

参考文献

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