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3D打印导航模块及联合数字化设计在髋臼骨折中的应用研究
目的 探讨3D打印导航模块设计及联合数字化设计在髋臼骨折中的应用效果.方法 取2015年1月至2017年6月该院收治髋臼骨折患者20例,采用薄层CT扫描获得相关参数以DICOM格式保存.将获得数据导入Mimics软件中完成三维重建、骨折复位等操作,设计螺钉的虚拟固定、导航模块等,采用3D打印技术完成导航模块、接骨板的打印并利用骨骼模型模拟手术置钉,采用X射线、CT等进行扫描,比较虚拟手术与模拟手术治疗效果.结果 通过3D打印导航模拟设计联合数字化设计模拟现实模拟手术,共置入28块钢板,螺钉149枚,设计导航模块导航螺钉54枚.3D打印导航模拟设计联合数字化设计能为髋臼骨折制订优化手术方案与个性化导航模块,通过术前虚拟与现实手术模拟,手术精度比较差异无统计学意义(P＞0.05).20例患者3D打印导航模块联合数字化设计手术下术前患者JOA评分为(9.60±2.21)分上升到术后的(25.41±3.41)分.治疗前、后JOA评分比较差异有统计学意义(P＜0.05).20例患者治疗后均无断钉、螺钉松动、感染等并发症发生.结论 3D打印导航模块联合数字化设计用于髋臼骨折中有助于制订优的手术方案,提高手术治疗精度、安全性,提高手术成功率.
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3D打印教学模型在儿外科专业型研究生临床教学中的应用
目的 探讨3D打印教学模型在儿外科专业型研究生临床教学中应用价值.方法 由外科教研室统筹组建包含小儿外科各亚专业的3D打印教学模型库,将3D打印教学模型用于儿科系专业型研究生的临床教学,对比应用前后的教学效果.结果 3D教学模型用于临床教学后教师教学同行评价、学生评教满意度均明显上升,学生临床实习考核成绩显著提高,差异均有统计学意义(P<0.05).结论 3D打印教学模型用于小儿外科专业型研究生临床教学有助于提高教学水平和教学质量,具有较大的推广应用价值.
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采用先天性心脏病的3D模型作为心脏科护士的教学工具
护士教育和培训是为先天性心脏病(CHD)患者提供一贯高标准护理以及促进职业发展的关键,使用3D患者特异性模型是一种相关护理学教育的改进方法.模型很受欢迎,护士们认为模型比图表传递的信息更多.护士们发现,3D模型有助于整体解剖(84％)、空间取向(72％)和治疗后解剖复杂性(60％)的分析.成人科室护士和儿科护士间的反应在统计上无显著差异.进一步,使用标签和颜色突出感兴趣的病变,可以优化3D模型用于教学/培训.因此,借助3D患者特异性模型有助于成人和儿科心脏护士的培训,从而达到事半功倍的教学效果,有助于提高患者的护理水平.
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3D打印在足踝外科的应用
随着医疗技术的进步,患者及医师对治疗方案的要求逐渐提高,治疗方案趋于精准化、个体化.近年来数字化技术在医学领域的应用越来越广,数字化医学应时而生并迅猛发展,使精准化、个体化的术前模拟成为可能.尤其是随着3D打印技术的出现,更使得术前操作实现了从虚拟到现实的转变.本文介绍3D打印的发展及原理,总结其在足踝外科领域国内外应用的现状及优势,以期为该技术更好地应用于足踝外科领域提供参考.
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3D打印技术在骨科的临床研究进展
3D打印技术作为数字化技术的集中体现,是实现各种骨科手术个体化、精确化的有效手段.随着基于CT、MRI图像的人体组织器官的三维数字化建模技术和3D打印技术的进步,使越来越多的骨科手术向具有高度个性化、精确化和快速化发展.本文对3D打印技术在还原重建骨骼模型、个体化手术导板、个体化替代物、存在的问题及展望方面进行综述.
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基于经皮主动脉瓣膜植入术的影像学临床应用与进展
经皮主动脉瓣膜植入术可作为重度主动脉狭窄外科手术治疗高危患者的备选治疗方案。心血管影像在经皮主动脉瓣膜植入术的成功实施中起着重要作用。超声心动图是观察患者瓣膜结构的一线影像学检查。多层螺旋CT可以清晰地显示主动脉根部结构，准确测量主动脉瓣环直径，对于植入瓣膜的选择有重要意义。心脏磁共振能提供患者心脏结构、功能及组织特征信息，可作为其他影像学检查的补充。同时，影像融合与3D打印技术近年来发展迅速，有望进一步提高经皮主动脉瓣膜植入术的成功率。
关键词： 经皮主动脉瓣膜植入术 心肌纤维化 3D打印 预后判断 -
3D打印技术辅助复杂主动脉夹层腔内治疗
目的 探讨3D打印技术对复杂主动脉夹层(Stanford B型)腔内治疗的术前评估的可行性和有效性.方法 获取Stanford B型主动脉夹层CT数据,3D打印主动脉夹层关注部分;3D打印模型术前评估.结果 3D打印模型不仅能够准确辅助选择主动脉支架,而且能够评估支架不同位置导致的主动脉弓形变情况,从而辅助手术方案选择.结论 3D打印技术辅助复杂解剖条件的主动脉夹层腔内治疗方案选择是可行有效的方式.
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3D打印技术辅助复杂瘤颈腹主动脉瘤腔内治疗:附1例报道
目的 探讨3D打印技术对复杂瘤颈腹主动脉瘤腔内治疗术前评估的可行性和有效性.方法 获取严重扭曲瘤颈的腹主动脉瘤CT数据,3D打印腹腔干以下腹主动脉和双侧髂总、髂内外动脉,并分析3D打印模型术前评估的效果.结果 3D打印模型能够术前预测严重扭曲瘤颈的腹主动脉瘤支架释放前后的形态改变情况,并可指导手术方案的选择.结论 3D打印技术尤其适用于复杂解剖条件腹主动脉瘤的腔内治疗评估.
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应用3D打印技术辅助精准肝切除术
目的 探讨应用3D打印技术辅助精准肝切除术的可行性及有效性.方法 对1例术前诊断为肝脏恶性肿瘤的60岁女性患者基于CT扫描数据,使用IQQA肝脏系统(EDDA Technology,Inc.USA)重建肝脏模型,测量并记录全肝和肿瘤的体积,采用英诺云医疗影像系统运用云计算和云存储的方法将CT数据进行数字化重建.通过系统进行虚拟手术切除,记录相应切除肝脏体积和剩余肝脏体积,以确定佳手术方案.结果 采用数字化重建后,支持CT检查结果,明确显示了肿瘤侵犯右肝及中肝静脉,门静脉右前支亦进入瘤体,而门静脉右后支则完整分布于右肝Ⅴ、Ⅵ段,可见右后下肝静脉较为粗大并引流Ⅴ、Ⅵ段血流.按预期方案完成了解剖学Ⅶ、Ⅷ及Ⅳa段切除,术后患者肝功能恢复良好并顺利出院.结论 本病例研究结果提示,3D打印技术可精确评估肝脏解剖,明确病灶及其与周围组织的关系,可有效应用于精准肝切除术中.
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3D打印截骨导板辅助人工全膝关节置换术早期疗效分析
目的 探讨3D打印截骨导板辅助人工全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)的早期疗效.方法 2016年1月-2017年6月,收治60例膝骨关节炎患者,其中30例采用传统TKA术式(传统组),30例采用3D打印截骨导板辅助手术(3D打印组).两组患者性别、年龄、体质量指数、手术侧别、病程等一般资料比较差异无统计学意义(P＞0.05).记录两组手术时间,术前及术后1、3d患者血红蛋白值,术后切口引流量;术前及术后3个月膝关节美国特种外科医院(HSS)评分、膝关节学会评分系统(KSS)临床及功能评分;采用Opti-Knee膝关节三维运动分析系统,记录术前及术后3个月膝关节内外翻角、内外旋角、屈伸角、前后位移、上下位移、内外位移活动范围,同时与30例正常成人(＜60岁)测量数据进行对比分析.结果 与传统组比较,3D打印组手术时间明显缩短,术后1、3d血红蛋白值较高,术后切口引流量较少,差异均有统计学意义(P＜0.05).两组患者均获随访,随访时间6～9个月,平均7.3个月.两组手术前后HSS评分以及KSS临床评分比较,差异均无统计学意义(P＞0.05);两组术前KSS功能评分比较差异无统计学意义(P＞0.05),但术后3个月3D打印组KSS功能评分明显优于传统组(P＜0.05).膝关节运动学分析示,术前两组膝关节内外翻角、内外旋角、前后位移、上下位移活动范围均大于正常成人(P＜0.05),屈伸角及内外位移活动范围与正常成人相似(P＞0.05).术后3个月,与正常成人相比,传统组内外翻角活动范围增加、屈伸角活动范围减小(P＜0.05);两组上下位移、内外位移活动范围明显减小(P＜0.05);其余自由度活动范围比较差异无统计学意义(P＞0.05).X线片复查示假体无松动.结论 与传统TKA相比,3D打印截骨导板辅助TKA具有手术时间短、术后出血少、膝关节功能恢复良好的优点.
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3D打印骨水泥塑型器在四肢骨缺损修复中的应用
目的 探讨利用3D打印技术制备的骨水泥塑型器在骨水泥填充修复四肢骨缺损手术中的应用价值.方法 2015年2月-2016年3月,收治四肢骨缺损患者13例.男9例,女4例;年龄20～58岁,平均38.4岁.慢性骨髓炎7例,骨结核3例,骨肿瘤2例,骨缺血性坏死1例.病变部位:肱骨3例,股骨4例,胫骨6例.骨缺损长度为4.5～8.9 cm,平均6.7 cm.术前采用Mimics10.01软件设计骨水泥植入物数字模型,3-matic软件设计骨水泥塑型器模块,并3D打印.术中病变骨组织切除后,将骨水泥填充至骨水泥塑型器,制备骨水泥植入物并修复缺损.结果 Image J软件测量示经镜像还原的数字模型与骨接触面匹配指数为95.1％ ～ 97.4％,平均96.3％;骨水泥植入物与骨接触面匹配指数为91.2％～94.7％,平均93.2％.骨水泥植入物和塑型器分离过程中未出现骨水泥碎裂及脱落,塑型一次成功.术后切口均Ⅰ期愈合.患者均获随访,随访时间5～ 17个月,平均9.4个月.X线片复查示,骨水泥植入物位置良好,无断裂发生;无周围骨折等并发症发生.结论 采用3D打印骨水泥塑型器可缩短手术时间,其个性化塑型的骨水泥植入物与周围骨与软组织较匹配,不仅有效避免了术中二次调整,还更加符合术区生物力学传导分布.
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计算机辅助设计及电子束熔融快速成型金属3D打印技术制备个性化股骨假体
目的 探讨计算机辅助设计技术联合电子束熔融快速成型(electron beammelting rapid prototyping,EBM-RP)金属3D打印技术制备个性化股骨假体的可行性.方法 采用64层螺旋CT对1具成年男性左侧股骨标本进行扫描,将获得的断层图像数据导入Mimics15.0软件重建股骨三维模型,再应用UG 8.0软件设计个性化股骨假体三维模型;后导入EBM-RP金属3D打印机打印个性化袖套.结果 根据个体化股骨假体三维模型,采用EBM-RP金属3D打印技术成功制备个性化袖套,与SR股骨柄体组配,制成个性化股骨假体.结论 通过薄层CT扫描及计算机辅助设计技术可设计与干骺端良好匹配的个性化股骨假体;采用EBM-RP金属3D打印技术可打印具有复杂三维形态、表面微孔、与干骺端髓腔匹配的钛合金个性化股骨假体,该技术具有简便、快速、准确的优点.
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基于3D打印的胫骨近端骨折标准件库钢板数字化内固定
目的 研究标准件库及3D打印技术应用于胫骨近端骨折数字化内固定的方法及可行性.方法 取10具成人下肢标本,行连续薄层CT扫描,采集Dicom格式图像导入Mimics软件行三维重建,按Schatzker分型制作胫骨近端SchatzkerⅡ～Ⅵ型骨折各2具;从标准件库中选择钢板、螺钉对虚拟骨折模型行内固定;设计并3D打印带钉道的导航模块,指导标本内固定术中钢板、螺钉放置,观察卡位、板钉位置情况,以X线片及CT扫描评价效果.将该数字化内固定方法应用于临床治疗30例胫骨近端骨折患者(研究组),与传统切开复位内固定治疗的30例患者(对照组)进行比较.两组患者性别、年龄、侧别、致伤原因、骨折分型、合并伤及受伤至手术时间比较,差异均无统计学意义(P＞0.05),具有可比性.结果 10具标本内固定术后均行X线片及CT扫描、三维重建,显示钢板位置及螺钉进钉点、进钉方向、长度、直径均与Mimics软件中模拟预设一致;导航模块和相对应的胫骨近端骨性结构贴合紧密,嵌合度良好,在应用时卡位及稳定性良好,可引导钢板放置、螺钉植入.临床应用中研究组按照术前选择的钢板和螺钉顺利完成手术,进钉长度、直径、位置、角度等与术前设计一致.两组术前准备时间比较,差异无统计学意义(t=1.393,P=0.169),但研究组患者手术时间、术中出血量、切口长度、切口愈合时间、治疗费用均显著少于对照组(P＜0.05).所有患者均获随访,随访时间12～ 16个月,平均13.5个月.研究组骨折愈合时间显著短于对照组(t=4.070,P=0.000).术后12个月时采用MacNab标准评价疗效,两组疗效比较差异无统计学意义(U=377.000,P=0.238).结论 通过胫骨近端骨折标准件库选择钢板,并在3D打印导航模块辅助下植入内固定,具有准确率高、手术时间短、术中出血量少、安全性较高、骨折愈合快等优点.
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脂肪来源干细胞复合3D打印支架构建工程化组织的研究进展
目的 综述脂肪来源干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)复合3D打印支架在脂肪、骨、软骨、血管、肝细胞等组织工程领域的研究进展.方法 广泛查阅近年国内外与ADSCs复合3D打印支架构建工程化组织研究相关的文献,并进行总结分析.结果 研究表明,ADSCs可在3D打印支架中分化成多种组织细胞,参与促进各种损伤修复再生,但相关研究尚处于早期阶段.结论 利用ADSCs与3D打印支架构建工程化组织有望修复脂肪、骨、软骨等损伤组织器官结构并重建功能.
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基于MRI数据的3D打印定制脑组织空腔支架的研究
目的 探讨3D打印技术制备个性化大鼠脑组织空腔支架方法,为组织工程化定制空腔支架进行创伤性颅脑损伤(traumatic brain injury,TBI)修复奠定基础.方法 取成年雄性SD大鼠5只,体质量(300±10)g,使用电子控制性脑皮质撞击仪建立TBI模型,基于MRI数据采用Mimics软件重建损伤空腔表面轮廓,计算机辅助设计构建内部结构,再用3D生物打印机以胶原-壳聚糖复合物为原料进行3D打印.对3D打印支架进行外观及扫描电镜观察.结果 MRI扫描显示大鼠致伤侧脑组织损伤改变,且空腔位置均限于大脑右侧皮层区.成功构建了含有内部结构的个性化空腔三维模型,并利用3D打印技术成功制备了空腔支架.支架外部轮廓与大鼠TBI后损伤区空腔相似,内部正交叉结构排列有序、孔隙连通性较好.结论 结合基于MRI数据的三维重建及3D打印技术定制的空腔支架与大鼠脑组织缺损空腔外形相近,内部正交叉结构可模拟细胞外基质拓扑结构,且打印材料为生物相容性较好的胶原-壳聚糖复合物,为定制空腔支架修复TBI后脑组织空腔的研究提供了一种新方法.
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3D打印技术制备大鼠脊髓仿生支架的研究
目的 探讨3D打印技术制备大鼠脊髓仿生支架方法,为用生物材料制备脊髓支架并进行脊髓损伤修复研究奠定基础.方法 取3只雌性SD大鼠,采用7.0T动物专用核磁共振仪进行扫描,获得T8 ～10节段脊髓截面位置和形状图像,结合脊髓各神经传导束的位置和形状资料,应用Getdata数据获取软件获取相关数据.应用SolidWorks三维制图软件进行支架三维模型设计,并将数据转换为立体平版印刷(stereolithography,STL)格式;后以光敏树脂为材料,通过3D打印机制作脊髓仿生支架.结果 MRI扫描显示,T8 ～ 10节段脊髓截面呈纵轴较长、横轴相对较短的椭圆形,横径为(2.05±0.24)mm,纵径为(2.20±0.52)mm;其神经传导束在STL格式的三维模型中清晰显示,应用3D打印机制备了目标节段脊髓的仿生支架.该脊髓支架形态、截面与大鼠正常脊髓相似,其中各神经传导束孔隙位置模拟了大鼠脊髓正常神经传导束走行.结论 3D打印技术制备的大鼠脊髓支架与正常脊髓外形和尺寸接近,内部神经传导束通道也更仿生,且制作程序简便,有望用于脊髓损伤修复研究.
关键词： 3D打印 脊髓损伤 仿生支架 SolidWorks三维制图软件 大鼠 -
数字化技术在耳廓再造中的应用进展
目的 对数字化技术在耳廓再造中的应用进展作一综述.方法 广泛查阅近年来数字化技术在耳廓再造中应用的相关文献,对所涉及的主要技术和具体应用领域进行总结.结果 以三维数据采集、三维重建和3D打印为代表的数字化技术在耳廓再造中的应用,成为近年来耳廓再造领域一个重要的发展方向.通过构建数字化耳廓模型、制作耳廓定位导板和对肋软骨进行成像,对耳廓再造起到了精确指导作用.结论 数字化技术应用于耳廓再造,能够起到提高再造效果和降低手术创伤的作用.耳软骨的3D生物打印具有广阔应用前景,有待继续研究.
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中国颅颌面外科近三十年的发展和现况
该文对近三十年来中国颅颌面外科的发展和现况作了全面述评,重点总结了先天性颅面畸形的手术改进和微创化、先天性颅面畸形的分子遗传学研究、3D打印和手术模板导航等三维数字化技术的应用、牵引成骨技术以及种植赝复体修复重建技术对学科发展的促进等.后对颅颌面外科未来的发展趋势作了展望.
关键词： 先天性颅面畸形 三维数字化计算机辅助外科 牵引成骨技术 3D打印 -
3D打印β-磷酸三钙负载聚乳酸-羟基乙酸共聚物抗结核药物缓释微球细胞毒性及对BMSCs成骨分化影响的研究
目的 研究3D打印技术制备的β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphate,β-TCP)支架负载聚乳酸-羟基乙酸共聚物[poly (lactide-co-glycolide),PLGA]抗结核药物缓释微球的细胞毒性及对BMSCs成骨分化的影响.方法 通过复乳溶剂挥发法制备异烟肼、利福平/PLGA缓释微球,3D打印技术制备β-TCP支架,用离心震荡法将微球负载于支架上制备复合材料.采用全骨髓贴壁法分离培养SD大鼠BMSCs,取第3代细胞分别与成骨诱导培养液(A组)、PLGA抗结核药物缓释微球浸提液(B组)、3D打印β-TCP支架浸提液(C组)、3D打印β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料浸提液(D组)共培养.采用细胞计数试剂盒8(cell counting kit 8,CCK-8)法检测细胞毒性;茜素红染色观察钙沉积情况;实时荧光定量PCR (real time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)检测成骨相关基因ALP、骨钙素(osteocalcin,OCN)和骨涎蛋白(bone sialoprotein,BSP)的表达.结果 CCK-8法检测示,随培养时间延长A、B、C、D组吸光度(A)值逐渐增加;培养24、48、72 h时,A值按A、C、B、D组顺序递减,除B、D组间比较差异无统计学意义(P＞0.05)外,其余各组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05).细胞毒性评价为0～2级,毒性实验合格.成骨诱导21d茜素红染色示,各组均有红色矿化结节形成,但矿化结节数量C组＞D组＞A组＞B组.RT-qPCR检测示,随培养时间延长,A、B、C、D组OCN和BSP基因相对表达量均呈逐渐增加趋势;ALP基因相对表达量于7、14d时呈增高趋势,21d时有所降低.培养7、14、21d时ALP、OCN和BSP基因相对表达量均为C组＞D组＞A组＞B组,各时间点各组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 3D打印β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料对BMSCs无明显细胞毒性,同时在一定程度上促进其向成骨细胞分化.
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3D打印制作肺叶模型应用于胸腔镜肺叶切除术
目的 分析利用3D打印技术制作肺叶模型在肺叶切除术中的术前及术中临床应用效果及经验.方法 回顾性分析2014年2月至2016年2月青岛市市立医院心胸外科应用3D打印技术制作肺叶模型行肺叶切除术10例患者的临床资料.其中男8例、女2例,年龄57.2(47～ 74)岁.拟行胸腔镜下肺叶切除术.术前应用3D打印技术将肺时模型打印出来,通过术前分析、术前模拟、三维成型观察肿瘤位置,了解病变及周围结构的解剖,制定手术方案,术中验证.结果 成功打印10例肺部模型,手术均顺利完成.手术时间114(60～ 210)min,术后住院时间9.2 (7～13)d,术中出血量96(50 ～ 150) ml,术后48h胸腔引流量260(100 ～ 400) ml.全组均无并发症发生.结论 3D打印技术制作的肺叶模型可以在肺叶切除术的术前及术中应用有助于提高手术质量.
