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3D 打印技术在心血管病中的应用
13D 打印技术简介
3D 打印，是基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，终完成零件的成形与制造的技术。是一种由计算机辅助设计（CAD）通过成形设备以材料累加的方式制成实物模型的技术，其综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识［1］。3D 打印技术应用于模型制造即是一个减去或添加的过程。减去使用的技术是碾磨，即根据模型的形态进行研磨（聚氨酯或其他泡沫产品）。而添加使用的技术，目前较常见的主要包括：光固化立体印刷（SLA）、选择性激光烧结（SLS）、熔融沉积成型（FDM）、选择性激光溶化（SLM）等，使用高功率激光器（如二氧化碳激光器）融合小粒子的塑料、金属或陶瓷粉末成为3D 模型。3D 打印技术初被用于航天工程、汽车工业、建筑设计等［2-3］。如今，随着3D 打印技术的发展，在医学领域，如口腔科［4］、神经科［5］、呼吸系统疾病诊疗［6-7］以及血管外科［8］，甚至是肿瘤科［9］等，均有应用3D 打印技术帮助诊断及治疗的文献报道，而在心血管领域方面，3D 打印技术的应用也越来越成熟［10-12］。首先将患者的影像学检查数据通过计算机软件进行处理，随后通过3D 打印机打印出患者病变处的解剖模型［13］，从而可以清晰显示病变内部的解剖结构，帮助疾病的诊断和治疗方案的选择。 -
3D打印多孔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复合材料：构建及细胞毒性评价
背景：3D 打印多孔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复合材料，对细胞尤其是成骨细胞生长和增殖的影响及影响程度尚缺乏可靠的生物医学证据。目的：构建3D 打印多孔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材料，检测其细胞毒性。方法：利用3D 打印技术制备出20个孔径400μm 的多孔β-磷酸三钙材料，随机抽取其中10个负载聚乳酸-羟基乙酸共聚物抗结核药物缓释微球，作为载药支架，其余10个作为非载药支架。将以上两种支架浸提液与成骨细胞共同培养72 h，通过倒置相差显微镜观察细胞形态，采用 CCK-8法测得成骨细胞 A 值，计算细胞相对增殖率，评价支架材料的细胞毒性。结果与结论：载药支架大小适度，结构规则，孔隙均匀。培养72 h 内，载药支架浸提液中的成骨细胞呈长条形或长梭形，可见少量细胞核固缩，表现出轻微中毒表现，细胞毒性分级为1级，无明显细胞毒性。结果表明3D 打印多孔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无明显细胞毒性。
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基于3D打印齿状突空心钉置入的数字化导航
背景：齿状突骨折因部位特殊，毗邻重要解剖结构，置钉难度大，稍有偏移亦可能导致内固定强度下降甚至失效。提高置钉的安全性和准确性，确定方便推广实施的个体化手术显得尤为重要。
目的：探讨 Mimics 软件数字化设计结合3D 打印模块进行齿状突空心钉置入导航的方法，探讨其可行性及准确性。
方法：将16具人尸体颈椎标本进行连续薄层CT扫描，采集Dicom格式图像。Mimics软件予以三维重建，设计C2椎体齿状突空心钉置钉钉道及支撑柱、分割可剥离骨面，设计带钉道的导航模块并3D打印。导航模块在尸体标本上进行置钉导航，观察卡位、置钉情况，以X射线、CT扫描评价置钉效果。
结果与结论：共制作16个导航模块，植入22枚螺钉，观察钉道及置钉后椎体周围骨质，未见爆裂。术后行 X 射线、CT扫描重建，发现所有螺钉的进钉点，进钉方向、长度均与 Mimics 软件中模拟的预定理想进钉点、方向和长度一致，导航模块和相对应的椎体前方骨性结构贴合紧密，嵌合度良好，在应用时卡位及稳定性良好。结果证实，在导航模块的辅助下，前路齿状突空心钉置钉精准。基于3D打印的数字化技术有望良好实现骨科内固定物置入导航并普及应用。 -
3D打印技术在复杂肿瘤膝关节股骨假体周围骨折翻修术中的应用
目的：采用计算机三维重建技术对1例复杂的肿瘤膝关节股骨假体周围骨折患者进行术前设计和手术模拟，为解决肿瘤膝关节置换术后股骨假体周围骨折的问题探索出一条更为精准可行的方案。方法：选择1例32岁被诊断为肿瘤膝关节股骨假体周围骨折的女性患者为研究对象，将患者双侧下肢骨骼和假体分别进行三维重建。测量患侧骨折位置的长度、残余股骨长度、股骨假体近端顶点的位置、组配式假体各个部分及患侧股骨髓腔在各个位置的直径等重要参数。根据参数在原有假体基础上进行股骨柄和钉道的特殊设计，与患侧股骨进行计算机模拟组装，无误后按照三维文件找原厂家进行假体股骨柄组件及导向器的定制。采用 SLA 光固化树脂打印机打印剖开的患侧股骨的树脂模型，与定制的组件和导航器一并在患侧进行假体模拟植入，匹配成功后进行常规手术，术中取出骨水泥，按照术前设定的步骤进行股骨柄翻修，术中骨折缺损处采用同种异体骨板进行修补。观察患者手术前后 X 线、患者术中病理检测结果、术后康复功能和康复功能评分。结果：术前经计算机匹配成功，模型与假体模拟组装成功，导向器重新定制，术中成功按照术前设计实施手术。术后病理回报结果符合预判。X 线对位、对线良好。术后1个月患者恢复正常行走和下蹲功能，患者 MSTS93评分从术前0分提高到术后1个月14分。结论：对于复杂的肿瘤膝关节假体周围骨折，术前可以采用计算机三维重建进行手术设计和模拟，3D 打印技术打印模型与假体进行手术模拟匹配，从而保证佳的手术效果。
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3D 打印生物材料的研究进展
3D 打印能够根据病人的具体解剖数据，通过计算机设计制造复杂的生物医学装置。3D 打印已经慢慢发展创造独一无二的装置、植入物、组织工程支架、诊断平台和药物输送系统。近年来由于3D 打印机的广泛使用，发展了结合干细胞与再生医学三维支架的个性化定制等新的方向。3D 打印可常规应用于复杂的组织再生（如骨、软骨、肌肉、血管和颅颌面复杂的神经）和复杂的三维微结构复杂的器官（如肝、淋巴器官）。本文主要介绍了近几年3D 打印组织工程生物材料方面的研究进展，来说明3D 打印应用于组织工程学等方面的进步。
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3D 打印辅助开窗技术腔内修复治疗近肾动脉腹主动脉瘤
腔内修复术（endovascular aortic repair，EVAR）已经成为治疗腹主动脉瘤（abdominal aortic aneu-rysm，AAA）的首选方法［1］。该类手术也存在局限性，其要求支架近端的锚定区要超过15 mm，然而有相当一部分患者，其肾动脉下方的锚定区小于15 mm，这类动脉瘤称之为近肾动脉动脉瘤（juxtare-nal abdominal aortic aneurysm，JRAAA）。这类患者覆膜支架必须覆盖内脏动脉。为了解决供血问题，在支架相应位置上开窗使得约80％的患者能够接受腔内治疗［2］。
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3D打印个体化模板联合CT引导125I粒子植入治疗胸壁转移瘤1例
复发转移肿瘤是临床治疗的难题之一。本课题组应用3D 打印个体化模板联合 CT 引导125 I 粒子植入治疗肺癌胸壁转移瘤1例，报道如下。
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定制3D 打印切模辅助全膝关节置换术治疗膝骨关节炎合并股骨干骨折畸形愈合
目的：探讨定制3D 打印切模辅助全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）治疗膝骨关节炎（knee osteoarthritis， KOA）合并股骨干骨折畸形愈合的临床疗效和安全性。方法：2013年6月至2014年12月收治5例 KOA（Kellgren －LawrenceⅣ级）合并股骨干骨折畸形愈合患者。男1例，女4例；年龄57～70岁，中位数62岁；术前膝关节负重位 X 线片示膝内翻角度为10°～15°，中位数12°；骨折愈合部位均位于股骨干中下1／3段。术前进行 MRI 或 CT 检查，利用检查数据建立 CAD 模型，应用3D打印技术制作患者膝关节1∶1树脂材料模型，并制成截骨模具、确定膝关节假体规格。术中根据截骨切模进行截骨，并按照事先在膝关节3D 打印模型上测定的结果选择合适的假体，术后观察临床疗效及并发症发生情况。结果：所有患者均顺利完成手术，手术时间45～70 min，中位数60 min；术中出血量100～150 mL，中位数110 mL。所有患者均获随访，随访时间为3～12个月，中位数8个月。未发生感染、深静脉血栓形成等并发症。末次随访时按照 KSS 评分标准评定，膝评分由术前（10．00±4．69）分提高至（80．00±11．31）分（t ＝－15．349，P ＝0．000），功能评分由（22．00±13．03）分提高至（69．00±12．45）分（t ＝－9．594，P ＝0．001）。结论：定制3D 打印切模辅助 TKA 治疗 KOA 合并股骨干骨折畸形愈合，具有操作简单、关节功能恢复好、并发症少的优势，定制3D 打印切模可作为 TKA 手术治疗 KOA 合并股骨干骨折畸形愈合的一种辅助解决方案。
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3D 打印技术在骨盆骨折诊治中的应用现状与存在问题
由于骨盆形状不规则、结构复杂，因此骨盆骨折的诊断较为困难，治疗较为棘手。3D 打印技术可以实现对骨盆结构的全景真实模拟，可辅助医生进行骨盆骨折的术前诊断、术前规划和术中导航，并能制作个体化的植入物。但也存在价格昂贵、模型制作周期长、模型模拟情况与实际情况不完全一致等问题。但总体上来说在骨盆骨折的诊治中应用3D 打印技术利大于弊，有利于提高骨盆骨折诊断的准确性及手术的精确性和安全性。本文对3D 打印技术在骨盆骨折诊治中的应用现状与存在的问题进行了总结剖析。
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颈阔肌皮瓣联合3D打印预成型钛重建板在口腔癌整复术中的疗效评价
目的：探讨颈阔肌皮瓣联合3D 打印预成型钛重建板在口腔癌术中同期修复软组织缺损和重建下颌骨连续性的可行性及应用价值。方法108例口腔癌早期的患者分别纳入对照组（55例）和实验组（53例）。在施行扩大切除口腔癌癌灶和下颌骨截骨术后，对照组采用颈阔肌皮瓣联合钛重建板同期修复软组织的缺损和重建下颌骨的连续性；实验组则采用颈阔肌皮瓣联合3D 打印预成型钛重建板方法修复。结果对照组中25例伤口Ⅱ期愈合、无并发症，5例伤口感染，9例皮瓣远端坏死，6例钛板外露，8例钛钉松脱，2例继发术侧颞下颌关节功能紊乱综合征。实验组中仅1例皮瓣远端坏死，经换药后愈合；术后随访1～2年，患者自我评价外形及功能恢复情况令人满意。结论采用颈阔肌皮瓣联合3D 打印预成型钛重建板方法行口腔癌整复术，不但节约手术时间、住院费用，还可能降低伤口感染、钛板外露、皮瓣坏死等并发症的发生率，值得在临床上推广应用。
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3D 打印个性化钛网结合游离皮瓣修复上颌缺损的探索
目的：总结采用3D 打印技术制备个性化钛网修复体，并结合游离皮瓣用于口腔颌面部缺损修复的经验，对这一方法的用途、应用方法、成败因素等加以分析。方法2013年1~12月，应用3D 打印技术制备个性化钛网修复体，结合血管吻合游离皮瓣修复复杂的上颌组织缺损12例，所有病例均为即刻修复。结果12例病例均修复成功，外形良好。结论采用3D 打印技术预制个性化钛网修复体，结合游离皮瓣修复上颌组织缺损，是一条合理有效的治疗途径。
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SLM打印钴铬合金基底冠精度及密合性研究
目的: 研究选择性激光熔融(selective laser melting,SLM) 打印钴铬合金基底冠的尺寸精度及密合性;探讨"虚拟就位"法评价密合性的可行性.方法: 实验组采用SLM 技术制造钴铬合金基底冠,对照组用CAD/CAM 制备蜡型,失蜡铸造(n= 10) .采用数字化"虚拟就位"法及粘接切割法测量,比较2 种基底冠截面间隙距离,于切割截面上测量基底冠厚度,比较同一位点2 种测量方法测得数据.结果: SLM 打印钴铬合金基底冠的佳预留间隙为50 μm.2 组冠厚度误差分别为1. 80％、2. 20％(P＞ 0. 05) .2 种方法制作的基底冠就位后间隙距离无显著性差异(P＞ 0. 05) .结论: SLM 技术能精确打印钴铬合金基底冠;采用"虚拟就位"法评价基底冠密合性可行.
关键词： 3D 打印 选择性激光熔融(SLM) 冠密合性 -
选择性激光熔覆（SLM）纯钛全冠适合性的临床研究
目的：临床评价选择性激光熔覆（SLM）技术制作的纯钛全冠适合性。方法：在临床选取10个因后牙牙体缺损需要单冠修复的患者，采用 SLMEOS M280系统及失蜡铸造法分别制作纯钛全冠（n ＝10），临床试戴后采用印模法复制单冠内部及边缘间隙，并在体式显微镜下测量。采用 SPSS 17．0软件对实验数据进行独立样本 t 检验。结果：纯钛单冠 SLM组和铸造组的边缘间隙（μm）分别为：90．67±14．7和94．77±21．9（P ＜0．05），中央间隙分别为213．73±90．4和217．00±97．7（P ＞0．05）。结论：SLM组边缘间隙小于铸造组、也小于临床普遍接受的120μm 的标准。
关键词： 选择性激光熔覆(SLM) 冠 适合性 计算机辅助设计与辅助制作 3D 打印 临床实验 -
3D 打印个体化导板在下肢成角畸形螺钉植入中的应用
目的：探讨利用3D 打印技术设计并制作个体化的快速成型导板用于辅助“8”字钢板置钉矫正下肢成角畸形的效果评价。方法根据下肢成角畸形的数据，依据钢板的钉孔间距数据利用 CAD 工程软件设计出个体化带有相互平行导孔的辅助置钉导板，并利用3D 打印技术制作出来。术前消毒备用，术中在导板辅助下行空心螺钉植入，术后 X 线评估手术效果。结果所有螺钉均准确植入，植入成功率100%。无术中和术后并发症。随访6～18个月，股胫角矫正角度为6°～10°，下肢机械轴距膝关节中心距离矫正后为（1±1.5）cm，外形明显改善，手术前后比较，差异有统计学意义（P ﹤0.05）。结论“8”字钢板技术在纠正下肢成角畸形能取得良好效果，3D 成形导板能有效辅助“8”字钢板螺钉植入，手术简单，植入准确。
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3D 打印技术在复杂 Pilon 骨折治疗中的应用
目的：探讨3D 打印技术在临床治疗复杂 Pilon 骨折中的可行性和临床应用价值。方法自2014年1月至2015年12月对临床上复杂的19例 Pilon 骨折患者进行螺旋 CT 扫描，将其医学数字成像与通讯（digital lmaging and communications in medicine，DICOM）数据输入计算机中，采用 Mimics 软件进行数据处理，应用3D 打印技术打印骨折三维模型。在3D 打印模型上确定手术入路并进行骨折准确复位及钢板放置的选择等模拟手术。术后末次随访时采用美国足踝外科协会（American orthopaedic foot and ankle society，AOFAS）踝与足评分及疼痛视觉模拟评分（visual ana-logue scale，VAS）评定疗效。结果19例均获随访，随访时间6~54个月，平均21.2个月，骨折均获骨性愈合，愈合时间6~9个月，平均7.2个月。无一例内固定失败的发生。末次随访时采用 AOFAS 踝与足评分及疼痛 VAS 评分，优16例，良3例，优良率100%。重建的三维模型能准确的反映出骨折移位的方向和程度，可准确的进行骨折的判断，初步实现 Pilon 骨折的术前手术设计。结论3D 打印技术应用于复杂 Pilon 骨折的治疗，临床可行性良好，可提高基层医师的诊治能力。
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3D 打印技术在复杂胫骨平台骨折治疗中的临床应用
目的：探讨3D 打印技术在复杂胫骨平台骨折手术治疗中的可行性和临床应用价值。方法对临床上复杂胫骨平台骨折的患者进行螺旋 CT 扫描，将其 DICOM 数据输入计算机中，采用 Mimics 软件数据处理，应用3D 打印技术打印骨折三维模型。按胫骨平台三柱分型重新进行分型，在3D 打印模型上确定手术入路及手术体位，并进行骨折的准确复位及钢板放置的选择等模拟手术。结果重建的胫骨平台骨折三维模型能准确反映出骨折移位的方向和程度，可准确的进行骨折的三柱分型，可初步实现胫骨平台骨折的术前手术设计。结论3D 打印技术应用于复杂胫骨平台骨折的治疗，临床可行性良好，可作为术前准备的常规项目。
