3D打印矫形器在骨科中的应用进展
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杨云霄,黄承兰,侯俞彤,于文强,任富超,曾红,王金武3D 打印技术,又称增材制造技术,被誉为是“第三次工业革命的重要标志”,是在计算机数字模型的基础上,运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过逐层打印的方式来构造物体。按照成型方式,3D 打印技术可以分为熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM)、选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)、材料喷射技术(material jetting,MJ)、立体光固化成型(stereo lithography appearance,SLA)等[1]。自1983 年Chuck Hull发明SLA 3D 打印技术以来,3D 打印技术面世已40 年,期间3D 打印技术在诸如医疗、教育、建筑、工业制造等领域焕发出强大的生命力。尤其在医疗领域,3D打印技术因其高精度、个性化、可定制等特点,在医疗器械、体外解剖模型、器官打印、植入物、支架等方面广泛应用[2]。本研究查阅近年来相关文献,对3D 打印矫形器在骨科中的应用进展进行综述,包括腕手矫形器、矫形鞋垫、踝足矫形器、脊柱侧凸矫形器中的应用情况。
1 3D打印矫形器发展现状
根据美国矫形学和假肢学会2015 年的预测,2020 年使用矫形器的人数将从1995 年的560 万增加到730万,需求巨大[3]。据《柳叶刀》研究统计,我国为全球康复需求最大的国家,据测算约1.3 亿慢性病患者有医疗康复需求,约4000万失能、半失能老年人有康复需求,整体市场未来成长空间广阔[4]。我国是世界上矫形器需求人数最多、市场潜力最大的国家[5]。当前,3D打印技术已经渗透至骨科的各个专业,包括但不限于创伤骨科、脊柱外科、关节外科、手足外科等,例如在脊柱外科的应用中,3D打印的脊柱侧凸矫形器进一步减轻了传统矫形器的重量,外形及材质的改善也进一步提高了患者的舒适度和满意度。尽管3D 打印具有引领医用矫形器革新的发展前景,但目前开展3D 打印矫形器骨科临床应用的医院仍在少数。
2 3D打印矫形器制作流程
传统的矫形器由于制作过程繁杂、制作耗材量大、制作周期长等缺陷,在临床上一直存在应用及推广上的限制,且对于矫形师来说,为患者制作相同的用于日常替换的矫形器也是具有挑战性的。相比于传统矫形器倒模制作,3D 打印矫形器的制作流程如下:①扫描,获取定制者定制部位的光学扫描文件;②设计,将得到的光学扫描文件导入三维建模软件并结合患者情况及治疗目标进行定制;③打印,将设计好的立体光刻文件或其他格式的文件导入3D打印机并进行打印;④处理 ......
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