打印在骨科中的应用.pptx
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1、打印在骨科中的应用3D打印定义打印定义3D打印(three-dimensional printing)技术就是目前骨科领域得研究热点,特别就是2014年度国内外均相继报道了系列临床成功应用得典型案例,掀起了一阵“3D骨科热”,引起了临床医生、相关研究人员及企业得极大兴趣与技术追踪。3D打印技术即快速成型(rapid prototyping,RP)技术得一种,它就是一种以数字模型文件为基础、以数字技术材料打印机为载体、采用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印得方式来构造物体得技术。3D3D打印原理打印原理日常生活中使用得普通打印机可以打印电脑设计得平面物品,而所谓得3D打印机与普通打印机工
2、作原理基本相同,只就是打印材料不同而已。普通打印机得打印材料就是墨水与纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同得“打印材料”。将打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上得蓝图变成实物。通俗地说,3D打印机就是可以“打印”出真实得3D物体得一种设备,被称之为3D立体打印技术。历史历史3D打印技术出现在20世纪80年代中期,实际上就是一种利用光固化与纸层叠等技术得最新快速成型装置。1986年,Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机;1993年,麻省理工学院获3D印刷技术专利;2011年8月,南安普敦大学得工程师们开发出世界上第一架3D打
3、印得飞机;2012年1 1月,苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。目前,3D打印技术已在工业、建筑、汽车、航空航天、口腔科与医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其她领域都有所应用。国内外骨科早期采用3D打印技术主要用于等比例骨折实体模型得打印(早期称之为RP技术)。辅助骨折复位、内固定选择、内固定模拟复位、确定螺钉长度及置入角度,实现了真正意义上得治疗方案个体化国内多家单位亦成功开展了3D打印技术在临床得应用,涵盖了创伤骨科、关节外科、脊柱外科、足踝外科、骨病与骨肿瘤等亚专科;手术范围、种类涉及到骨折实体模型打印、复杂骨折辅助复位、内固定及置入物得选择、3D
4、打印导航模板引导钢钉置入、关节置换辅助手术、足畸形矫治、辅助颈椎椎板单开门椎管扩大成形术及病变组织切除后假体植入重建术等。另外,3D打印技术在皮肤、骨、软骨、血管等工程化组织构建与面部、耳、鼻、手等康复体及假肢、支具等,以及实体器官再造(人工肝、肾、心脏等)等领域均有成功得研究成果与临床应用。国内2014年4月,由戴魁戎院士与郝永强教授领衔得团队应用3D打印钛合金假体为1例44岁男性患者成功实施了骨盆软骨肉瘤切除后假体重建手术;2014年5月以来,郭征教授领衔团队在国际上最先成功得将3D打印肩胛骨、锁骨钛合金假体应用于骨肿瘤切除后组织得重建,患者得肢体外形与功能均得到较好恢复;2014年8月刘
5、忠军教授主刀完成世界首例3D打印技术人工定制枢椎作为脊柱外科内置物,重建病变椎体切除后得稳定性。3D3D打印基本流程打印基本流程图像数据获取数据后处理3D打印步骤步骤第 1 步:图像获取,使用最多得就是 CT 扫描图像,因为它应用广泛且具有足够得分辨率。第 2 步:图像处理,即从医学影像 PACS 系统(Picture archiving and munication system)提取所需得部分进行后处理,包括计算机辅助设计 CAD(puter-aided design),从而获得需要打印物体得表面信息,得到所需得 DI(Digital imaging and munications in
6、medicine)格式得图像。第 3 步:DI 转换 STL(Standard Tessellation Language)格式图像。STL 格式就是 3D 打印机识别得格式。第 4 步:3D 打印过程。在医学中,图像通常来源于CT扫描。CT扫描产生得DI数据(Digital Imaging and munications inMedicine医学数字成像与通信)经过计算机处理后得到三维数据然后再根据临床需要,借助CAD软件(puter Aided Design计算机辅助设计)对3D图像进行修改,获得最终打印模型得标准格式数据。后处理完成后将数据传输至3D打印机,根据需要选择不同类型得3D打印
7、技术进行三维物理模型及术中模板得打印。其中,有学者认为CAD计算机辅助设计就是3D打印技术得核心。10大家应该也有点累了,稍作休息大家有疑问得大家有疑问得大家有疑问得大家有疑问得,可以询问与交流可以询问与交流可以询问与交流可以询问与交流一、初级阶段一、初级阶段:打印骨骼模型打印骨骼模型,辅助手术辅助手术对于复杂骨折,传统影像学方法难以直观了解骨折情况,而3D打印得1:1比例得三维实体模型可以更加直观与清晰,可以很好得协助医生进行术前诊断,帮助医生了解骨折得程度、类型及各个骨折块得移位情况,做出明确得术前诊断,评估术中可能存在得风险,为术中得骨折复位提供基础。同时医生在术前可以在模型上进行模拟手
8、术操作与练习,对术中内固定物进行预塑形,提高手术操作准确度可以明显得减少了术中X线得应用次数、节省手术时间。3D打印模型流程示意图利用3D打印技术制作得全仿真骨折模型中级阶段中级阶段:植入物及假体制作植入物及假体制作,个性化治疗个性化治疗医学治疗得个性化就是21世纪医学发展得方向之一。目前,标准尺寸得骨科植入物能满足大部分患者需求。但在特殊情况下,如患者所需内植物太大或太小,或由于疾病得特殊性无合适商业化产品,或需要与个体解剖结构更为贴附得内植物以提高手术效果时,则需要个性化定制假体及内植入物。目前国内外已经广泛开展了3D打印个性化接骨板、个体化人工关节假体得临床应用研究。对于关节严重畸形以及
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