快速成型技术在脊柱外科中的应用研究现状

《快速成型技术在脊柱外科中的应用研究现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、快速成型技术在脊柱外科中的应用研究现状【摘要】快速成型是一种进行物理模型快速制作的新兴技术，已广泛应用于颌面外科、神经外科、矫形外科等医学领域。本文介绍了脊柱外科中常用的快速成型技术及其应用原理，综述了快速成型脊柱实物模型及个体化模板在术前规划、手术模拟、定制植入物和内固定装置、辅助椎弓根螺钉内固定等方面的应用研究现状，对快速成型技术在脊柱外科领域的应用前景进行了展望。【关键词】快速成型；脊柱外科；实物模型；个体化模板Abstract：Rapidprototypingisagenericnamegiventonewly

2、emergingtechnologiesthatmaybeusedtofabricaterapidlyphysicalobjectsdirectlyfromComputerAidedDesigndatasources.Ithasbeenappliedwidelytoarangeofmedicalspecialties,includingmaxillofacialsurgery,neurosurgeryandorthopedicsurgery.Inthisarticle,variouskindsofrapidprotot

3、ypingtechnologiesandtheirprinciplesofapplicationinspinesurgeryaresummarized.Subsequently,currentapplicationandresearchofphysicalbiomodelingsandindividualtemplateswhichproducedfromrapidprototypingisreviewed,includingpreoperativeplanning,surgicalsimulation,customi

4、mplantsandinternalfixationdevice,andassistedpediclescrewfixationin13spinesurgery.Finally,apredictionismadeforusingrapidprototypingtechnologiesinspinalsurgery.Keywords：rapidprototyping;spinesurgery;physicalbiomodeling;individualtemplates快速成型(rapidprototyping,RP)技

5、术20世纪80年代起源于机械工程领域，是集新型材料科学、计算机辅助设计、数控技术、激光技术为一体，基于离散、堆积原理逐层累加进行物理模型快速制作的综合技术；其突出特点是分层叠加、善于制造复杂实体且具有较高的精确度，目前已广泛应用于颌面外科、神经外科、矫形外科等医学领域［1～4］。近年来，快速成型技术在脊柱外科中的应用研究也逐渐增多［5～19］，主要集中在快速成型脊柱实物模型和快速成型个体化模板两个方面，本文通过复习国内外有关文献，将这方面的研究应用现状做一综述。1脊柱外科中常用的快速成型技术RP技术根据成型方法可分为2

6、类：基于激光及其他光源的成型技术如：光固化成型(SLA)、分层实体制造(LOM)选域激光烧结(SLS)、形状沉积成型(SDM)等；基于喷射的成型技术：熔融沉积成型(FDM)、三维印刷13(3DP)、多相喷射沉积(MJD)等。其中，光固化成型是RP的典型技术之一。它以光敏树脂为原料，通过计算机分层控制紫外激光在树脂表面逐点扫描，扫描区的树脂产生光聚合反应而固化形成一个薄层。然后工作台下降一个层厚的距离，使固化好的树脂表面再敷上一层新液体树脂后进行下一层的扫描加工。如此重复直到获得一个三维实体原型。FDM、3DP是利用热塑

7、性材料(如聚碳酸酯，丙烯腈丁二烯苯乙烯等)的热熔性、黏结性，在计算机控制下层层堆积成型。SLS是利用热塑性粉末状材料(如硬聚酰胺)成型。目前，RP技术在脊柱外科以SLA技术最为常用［5～14,18～19］，其他采用的RP技术有FDM［11］、3DP［15,17］和SLS［16］，医学影像资料均通过CT扫描获得［5～19］。2脊柱实物模型的应用研究2.1脊柱实物模型的制作流程首先对要建模的脊柱进行CT连续扫描，将获得的CT扫描数据导入三维重建软件，用计算机辅助设计生成三维模型并转换成快速成形机可接受的数据格式，然后利用快

8、速成形技术精确成形脊柱实物模型［5～11,18～19］。2.2脊柱实物模型在脊柱外科中的应用132.2.1在脊柱畸形中的应用脊柱实物模型能够清晰显示畸形椎体的形态、异常生长的终板、脊柱裂等，术前通过观察实物模型可以发现CT、MRI及X线片等影像学资料无法显示的解剖学信息，对脊柱畸形的解剖学形态获得正确的理解，为手术方案的制定提供必