3D打印技术骨科临床应用效应系统性综述

3D打印技术骨科临床应用效应系统性综述

李宝贵高文

天津市第四中心医院骨科300140

摘要：3D打印技术是一种综合应用数字化建模、化学、材料、信息以及机电控制等较为前沿的一项技术，也是实现快速成型的技术。随着社会的不断进步与发展，近几年来对于3D打印技术的应用也是不断扩展，其在临床领域的应用也是逐步受到人们更多的关注和重视，特别是它具有的数字化、个体化与精准化的特点，在骨科临床的应用中已经得到一些探讨与研究。本文通过系统性综述，分析讨论了3D打印技术在骨科临床应用的短期效应。

关键词：3D打印技术；骨科临床；应用效应；系统性综述

一、3D打印技术的概念

3D打印技术[2]，即为快速成型技术的一种，它将数字模型文件作为基础，运用粉末状金属或者塑料等一些可粘合的材料[1]，通过逐层打印的方法来构造物体的技术。3D打印技术出现于二十世纪九十年代的中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它的工作原理基本与普通打印工作原理相一致，打印机内部装有液体或者粉末等“打印材料”，和电脑连接之后，通过电脑控制把“打印材料”一层一层的叠加起来，最终将计算机上的蓝图变为实物。此技术在医疗产业、珠宝、教育、工业设计、工程和施工、建筑、汽车、航空航天、土木工程、地理信息系统等多个领域都有所运用。从2013年11月起，我们把3D打印技术应用在骨科临床教学中，并且取得了满意的效果。

二、3D打印技术在骨科临床的应用

骨科临床教学作为医学教学的一大难点[3]，手术中涉及到的骨骼结构较多，并且许多骨骼结构又是不规则形，因此骨科疾病对医学生的空间想象能力具有一定的要求。以往结合课本插图、患者的X线片、CT平扫以及三维冠矢状、三维表面重建、MRI检查等，尽管内容较为丰富，但是缺少立体直观性，对于一些复杂的骨科疾病，就比较难解释清楚。而3D打印与骨科的有机结合，上述问题就会迎刃而解。

3D打印技术是当今世界最前沿科技之一[4]，这项30年前脱胎于传统成型制造的技术，如今被众多的科学家和经济学家称为“人类第三次工业革命的标志之一”。

3D打印机和普通打印机的工作原理基本相同，只是打印材料不同。我们把3D打印技术应用于骨科临床教学中，即3D打印模型，用于医学教学、病例讨论等，收到了满意的效果，弥补了多媒体教学中只能看图，不能触摸病例的缺点。既往单纯X线片和CT的阅读和理解需要学生具有良好的空间想象力，简单骨科疾病如简单骨折等学生们很好理解，但是一些复杂疾病比如说脊柱侧弯等[5]，学生们往往很难理解，有了3D模型，此问题就会迎刃而解。过去的医学生即使触摸标本，也往往是正常人骨骼标本，无法接触到患者病变的骨骼标本，这对于临床教学而言是个很大的缺憾。但通过3D打印模型，学生既可以看到患者的X线片、CT平扫以及三维冠矢状、三维表面重建、MR检查，更可以亲手触摸1：1等大的患者骨骼标本，亲手参与方案的设计，对于医学生加深骨骼疾病的理解有很大的作用，因此3D打印技术制作在骨骼临床教学中有很好的应用前景[6]。

三、3D打印技术骨骼临床应用研究的局限性

3D打印技术的作为一项新兴的技术，短期效应总体还是良好的，在骨科临床应用的安全性和有效性也得到了患者、骨科医师、医院管理者和政府相关部门的关注。据研究分析显示，与传统的常规技术相比较，3D打印技术可以提高骨科手术的精准度，从而减少了手术时间，降低了术中出血量。临床应用并未减少并发症发病率，系统性综述显示，3D打印技术骨科临床应用的短期效果较好。目前对于3D打印技术骨骼临床应用的效应研究主要是围手术期的短期效应研究，而对于骨科3D打印材料被人体长期效应未见到高质量的随机对照研究。

此外，由于3D打印技术骨骼临床应用研究涉猎较为广泛，比如不同年龄、不同骨骼疾病、不同部位、不同手术项目、不同的手术应用阶段、不同手术者的技术水平、对系统综述文献的同质性构成挑战；文献发表的偏倚、检索数据库的有限性，也能够导致系统综述结果与临床实际效应的偏差。所以，根据目前的分析结果，3D打印技术在我国骨科临床发展应谨慎[7]。

3D打印技术实际上是以数字化、智能化作为基础，把制造与材料科学紧密相结合的一种新型快速成型以及快速制造的技术。其最为突出的特点就是精准性、复杂成型、个体化。近几年来，随着3D打印技术的发展和日渐成熟，其在医疗卫生领域的应用也在不断的发展。它的技术特点适用于骨科领域，一般符合骨科医生的要求，对于采用3D打印技术在骨科领域疾病的治疗和骨科应用总体上具有一定的重要作用[8]，但是，也要注意它的局限性，做到谨慎发展。

参考文献：

[1]刘凤珍，刘明信，王运华，李克义，张彬.3D打印技术在医学领域中的应用研究进展[J].中国材料进展，2016，35（05）：381-385.

[2]吴帆，王立军，崔慧先.3D打印技术在创伤骨科中的应用进展[J].临床误诊误治，2015，28（10）：113-116.

[3]吕玉艳.骨科护理带教中临床护理路径管理模式的应用与体会[J/OL].中国妇幼健康研究，2017（S2）：218-219[2017-12-29].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/61.1448.R.20170904.0843.474.html.

[4]罗文峰，杨雪香，敖宁建.生物医用材料的3D打印技术与发展[J].材料导报，2016，30（13）：81-86.

[5]邓爱文，熊日波，何伟明，魏东，曾参军.髋臼骨折中应用3D打印技术术后的康复策略[J].南方医科大学学报，2014，34（04）：591-593.

[6]黄烽坚，封小影，黄昊.3D打印技术应用前景展望与分析[J].中国卫生质量管理，2014，21（02）：53-55.

[7]李忠海，唐家广，王华东，李利，吴闻文，侯树勋.3D打印技术在骨科临床教学中的应用初探[J].中国医学教育技术，2016，30（02）：198-200.

[8]彭仲华，梁亮科.3D打印技术辅助空心加压螺钉治疗AndersonllA型齿状突骨折[J/OL].分子影像学杂志，2017（04）：1-5[2017-12-29].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/44.1630.R.20171205.1556.058.html.