3d打印技术在临床外科中的精准应用进展

《3d打印技术在临床外科中的精准应用进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、3D打印技术在临床外科中的精准应用进/PC南昌大学医学院南昌330006摘要：近年来，3D打印技术快速发展，在临床医学领域尤其在与再生重建及肿瘤相关的外科中应用广泛。3D打印技术可用于制备医学模型及病灶模型，进行手术策划，手术辅助器械和个性化内植入物，生物打印与组织工程等方面。3D打印技术在外科的应用有以下方面：优化手术方案，实现精准化、个性化手术。木综述着重介绍了3D打印技术在临床外科中的精准应用，并分析目前存在的问题及展望发展前景。关键词：3D打印技术；精准；临床外科；生物打印近年来，3D打印技术产业发展迅速，已广泛应用于航天、汽车、

2、工业设计、军工、医疗等产业。从1986年第一台商用3D打印机问世，到2013年《新英格兰医学杂志》报道的3D打印可降解人造气管植入［1］，提示3D打印技术已经逐步在临床医学中发挥重要作用。在外科领域，3D打印技术打印出的物体克服了以往只能在平面屏幕显示的3D可视化的局限性。3D生物打印技术的出现使外科医师可更容易地控制手术过程，提高了手术的精准性，从而达到出血量小、并发症少的目的；而且3D生物打印技术也为外科病人“量身定做”个性化器官组织以取得最好的疗效［2］。13D打印技术1.13D打印技术的概念3D打印技术(threedimensio

3、nalprinting)是一种采用计算机辅助设计以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术［3］。1.23D打印技术的原理其原理是使用喷头喷出黏结剂，选择性地将零件的截面“印刷”在材料粉末上面，最后层层将各个截面黏结起来［4］。3D打印技术与医学的结合堪称医学史上的创造性举动。3D生物打印是指面对生物医学问题的3D打印，即通过软件分层离散和数控成型的方法，用3D打印技术成型生物材料。3D打印技术除了利用金属、陶瓷、树脂外，主要还有高分子材料、生物大分子、细胞等生物材料［5-6］。在生物医学领

4、域，0前3D打印技术在国际上己开始被应用于器官模型的制造与手术分析策划、个性化组织工程支架材料和假体植入物的制造、细胞或组织打印等方面。0前在医学外科领域应用的3D打印技术主要包括选择性激光烧结技术（SLA）、选区激光融化技术（SLM）、熔融沉积制造（FDM）和三维喷印（3DP）等。1.13D打印技术特点任何一项新技术的问世及发展，都有其优势和不足，3D打印技术也不例外。1.3.13D打印的优势（1）打印精度高。S前上市的主流3D打印机精准度基本控制在0.3mm以下，个别精准度较高的可实现600dpi的分辨率，打印厚度只有0.01mm。（

5、2）生产周期短。3D打印可在数小吋内快速精确地将计算机中的数字模型打印出来。（3）满足个性化需求。理论上讲，3D打印机能打印出计算机设计的任何形状的模型。（4）节省材料。3D打印因其增材制作的特性在生产中不会产生边角料，通过摒弃生产线降低了成本，提高了材料利用率。1.3.23D打印的局限性（1）打印精准度受限。3D打印技术发展到现在，虽然有了很高的精准度，但还不能实现一些特殊精密产品的打印，如照相机镜头等。（2）使用材料范围有限。基于目前3D打印机的成型原理，仅可使用金属粉末、无机粉料、光敏树脂、塑料等，像衣服纤维这样的特殊材料还显得无能

6、为力。（3）打印尺寸受限。3D打印应用范围虽然广泛，但对军工、航空航天和航海等领域所需要的大尺寸零部件来说暂时还难以实现。23D打印技术在临床外科医学中的应用2.1术前规划：优化手术方案，实现精准化、个性化手术在过去几十年中医学模型及手术策划医学影像学发展，多排螺旋CT、MRI、PET、单光子发射计算机断层成像(SPECT)等生成高质量影像资料。影像学数据的3D重建处理技术需要依靠高性能工作站和软件，通过分割工具将B标区域分割，由可视化工具进行渲染、投影及多平面改造重建。0前影像3D重建技术己经广泛应用于血管外科、U腔颌面外科、神经外科等

7、疾病的诊断、术前评估及术式确定［7,8］被分割出的0标区域经过网格化处理后传输到3D打印设备进行打印，3D打印机可以直接打印出相应的组织器官模型及病灶模型。与传统影像资料相比，实体疾病模型更直观、清晰、立体地显示内部结构，解剖信息更加丰富精准。在术前策划中，医生可以用实体模型对病情诊断分析，制定手术方案，研讨术式及模拟手术过程，使手术更加精确和个性化，更加提高了复杂高难度手术的成功率，缩短手术吋间，并使手术过程更加安全精确。Gargiulo等利用128排螺旋CT资料和3D打印技术制备了复杂颅底肿瘤模型，利用此模型和手术导航系统进行术前策划

8、和风险评估，显著提高了神经外科手术成功率。Sodian等［9］在冠状动脉搭桥术后利用3D打印患者心脏及相关血管模型进行主动脉瓣置换术的策划演练和术中对比，成功完成难度很大的心脏外科手术。Pae