3D打印，让骨科手术“私人订制”

文/孙青 采访专家/施忠民 上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科足踝外科主任医师

模拟标准化手术过程，术前一目了然

医用3D打印技术主要用于制造外置医疗器械，如康复辅具、医疗模型、诊疗器械等，其在医学领域的价值巨大。近年来，这项技术在各个科室的应用逐渐深入，在骨科的运用更是走在前列。

来到六院数字化医疗与3D打印中心，成套的精密设备和一系列3D打印模型映入记者眼帘，骨科施忠民教授介绍，这就是一个医工交互的办公室，根据临床需求和数据，主诊医师与驻守医院的工程师能够互通有无，在理论和实践的基础上拟订出适合患者的诊疗方案，实现骨科手术的标准化、精细化和个体化。

施医生拿出三个模型为记者讲解3D打印的过人之处。这些模型可以简单地归纳为术前、术中、术后形态，有助于患者一目了然地看清自己目前的疾病病灶、即将接受什么样的治疗以及预期的治疗结果。这一套说得清、道得明的标准化术前模拟，让患者不再为未知的手术结果感到恐惧担忧，给患者吃了一颗定心丸。

3D打印技术制作出的距骨骨软骨损伤模型

“距骨是脚踝部位的重要骨骼，而这是一位距骨骨软骨损伤的患者，行走后肿胀疼痛，活动受限3月有余前来就诊。我们提取这位患者的CT数据制备出距骨及内在病灶的三维模型。在此基础上，使用软件对切除病灶部位进行了模拟规划。”施教授打开软件向记者展示：“首先通过三维模型确定病灶的大小及位置，这就是复刻了患者病灶的打印模型。”施教授拿起第一个模型，没有什么能比视觉和触觉带来的直观体验更让人印象深刻了。它形象地展示了患者特定的病变情况，病状重现也方便了医生与患者及家属沟通交流。

“然后创建出包裹病灶部位的立体包围盒，它能完全包含病灶部位，这样对包围盒内的距骨病灶进行切除时，就能精准地下手了。”模拟手术的最后，依据包围盒的外表面，施忠民团队设计了一个切割导板，它不仅有助于病灶的完全切除，也能作为切割引导，提取适合距骨缺损大小的部位来填充软骨，最终完成距骨软骨修复。施医生拿着这些模型，赞叹科技进步为患者带来了福音。

精细化手术，精在每一毫米

诸如立体包围盒、切割导板，3D打印的妙处在于它不仅能制作出骨头、关节、软骨损伤等模型，辅助工具的打印制备更为骨科手术实现了精细化。3D打印中心的办公室里宝贝奇多，他又拿出了一个更直观的模型来解释。

为准确打入螺钉制作的导板

“看到导板上这两个孔没有？这就是螺钉需要准确打入的地方。咱们在术前方案里已经设计好了，找到了最合适的位置就能免去术中反复X光透视以及打钉不准的风险。”记者试着把导板安上去，卡得正正好好。

有了3D打印技术，医生将本来耗费在术中的时间提前，在准备阶段就率先制订模拟出手术的全过程，从而减少了患者的术前焦虑，也能使患者的依从性大大提高，更可以缩短手术时间、麻醉时间、透视次数，这对患者的预后和术后早期康复大有帮助。“未来，标准化骨科手术将非常常见，每个人都能享受到精准和个体的手术方案。”

3D打印技术，实现远程医疗、资源共享

谈到医院CT设备自带三维重建和3D打印软件及建模的不同，施忠民大有感触。“以往我们在制订手术方案时，只能通过分析X线片、CT等检查结果来了解患者的解剖结构，得到的是二维平面信息，缺乏三维视觉触感。”施医生笑称这时候医生只能在脑子里自行想象，将病损部位拆分再重组，在脑内表演一遍初步的治疗过程。

但3D打印技术可以将CT的扫描数据通过专业软件重建成3D模型，然后输入3D打印机，制作1∶1模型，将虚拟的三维设计快速、自动地转化为实物模型，有助于医生精确制订手术方案、熟悉演练手术操作，实现个性化方案设计、精准治疗实施等。“我们看到这些表面的优点还不够，它背后的意义是什么？说明只要有CT数据，即使是远在千里之外的基层医院也能通过云传送数据后得到来自大医院一线骨科专家的3D模拟实验。有了手术方案，有了远程指导，他们也能自己做复杂的手术了。这不就实现了远程诊疗、资源共享，与数智中国、数字化医疗不谋而合了吗？！”

未来发展，拭目以待

在未来的发展中，三维组装活细胞、构建生物活性组织及人体器官、3D打印生物材料将是3D打印的研究热点。在骨科领域中，具有生命特征的活性人造骨骼的3D打印发展主要依赖于生物材料干细胞、组织培养等多学科的科技突破，将替代坏死、缺损的骨组织部分直接打印出来，这项技术突破已经不是遥不可及的了。

随着电脑技术及材料技术的不断进步，3D打印技术应用的价格越来越低，越来越多的人认识了3D打印技术。从制作没有生命的模型、导板及医疗器械到打印具有生物活性的器官、人工组织等，材料科学的发展进步、政策法规日趋完善，保障和支持了3D打印技术的发展和探索，医用3D打印技术的未来发展值得期待。