3d打印技术的发展历程与骨科应用

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1、3D打印技术的发展历程与骨科应用本文综述了3D打印技术的发展历史与其在术前规划、术中导航、个性化假体和骨组织工程等骨科相关领域的相关应用，并结合其不足对其未来的发展做出技术展望。大家在相关论文写作时，可以参考这篇题目为3D打印技术的发展历程与骨科应用的医学技术论文。　　　　原标题：3D打印技术在骨科领域的应用　　　　摘要：3D打印属于快速成型技术的一种，即以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料通过逐层堆叠累积的方式制造三维实体的先进技术。近年来，随着该技术的不断发展，其已成为骨科领域的研究热点，并逐渐应用于临床中。本文综述了3D打印技术的发展历史与其在术前规划、术中

2、导航、个性化假体和骨组织工程等骨科相关领域的相关应用，并结合其不足对其未来的发展做出技术展望。　　　　关键词：3D打印技术；骨科；手术规划；个性化假体；组织工程　　　　3D打印，即快速成型技术的一种[1],它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料通过逐层堆叠累积的方式制造三维实体的先进技术[2].近年来，随着3D打印技术的成熟，其应用也逐渐从开始的工业领域扩展到医疗等领域，而骨科领域对其的应用较为广泛。本文结合国内外相关资料，介绍关于3D打印技术在骨科领域应用的发展历程、应用现状及其技术展望。　　　　一、3D打印技术的发展历程　　　　现代意义上的3D打印技术于

3、20世纪80年代中期诞生于美国。1984年美国科学家CharlesHull发明了将数字资源打印成三维立体模型的技术。两年后，CharlesHull率先推出光固化方法（ster-eolithographyapparatus,SLA）[3],这是3D打印技术发展的里程碑。并于同年成立了第一家3DSystems公司，开发了第一台商用立体光敏3D打印机。在随后的几年中，熔融沉积成型（fuseddepositionmodeling,FDM）、选择性激光烧结（selectivelasersintering,SLS）、分层实体制造（laminatedobjectmanufacturing,LOM

4、）等3D打印技术也逐一被开发出来[4].2012年8月15日，湖南华曙高科技有限责任公司成功研制了我国第一台激光3D打印机[5].只要利用电脑输入需要打印产品的3D数据，该装备就能运用激光添加层烧结技术打印出任何想要得到的复杂形状的零部件。起初，3D打印技术主要用于工业、电子产品及航空航天领域。而随着此技术的不断发展，医疗产业对其的应用也逐渐增多。目前，3D打印技术在医学方面的应用主要分为熔融沉积造型技术、选择性激光烧结技术、立体印刷术和多喷嘴成型技术等4种[6].3D打印技术最先应用于牙科与颌面部的手术[7-8],近年来，组织工程领域对该技术的研究也逐渐增多[9-11],而其在骨

5、科中的应用也日益得以重视。　　　　二、3D打印技术在骨科领域的临床应用　　　　影像学与数字化医学的飞速发展，使精确化、个体化成为骨科领域发展的一个重要方向，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。在骨科临床应用领域主要包括术前规划，术中导航，假体内植物以及骨组织工程。　　　　1、术前规划　　　　对一些复杂的骨折和畸形等骨科疾病而言，应用传统的影像学方法如X线片、CT及MRI图像，医生难以直观的了解到病变的具体情况，导致医生对疾病判断不足，增加手术风险[12-13].而利用3D打印技术可以将病变部位的三维立体模型打印出来，有助于做出明确的诊断

6、及分型。除此之外，可利用3D打印模型更详细地规划手术方案，并在模型上进行操作、演练，指导术者开展个体化手术，从而缩短手术时间，提高手术的成功率[1,14-15].另外，医生还能通过仿真模型为患者分析手术过程，让其更了解自身的情况和手术治疗的过程，有利于与患者沟通[1].Giovinco等[16]运用3D打印制作出多个廉价的Charcot患足模型，使医生通过模型进行术前模拟操作训练，制定手术计划，从而使手术难度下降，提高手术成功率。Seiberras等[17]在1例复杂的髋关节翻修术中利用此技术打印出骨盆模型，进行精确的术前评估以及操作练习，使手术顺利完成。Ignacio等[18]报

7、告利用3D打印技术为2例患者制作了脊柱模型，对疾病诊断、术前规划和手术模拟都起到了重要的作用，同时可以更直观地使患者了解到自身的病变，更有利于医生与患者之间的沟通。　　　　2、术中导航　　　　成功的手术除了需要术前明确诊断、制定详细的手术方案，还需要其在术中得到精确的实施。利用3D打印可在术前制作出术中导航模板，提高手术成功率，缩短手术时间[19].例如一些复杂粉碎性骨折，传统复位以及螺钉的置入方法往往依靠医生的经验以及手术技巧来完成。另外，由于患者之间的个体差异及解