3D打印在骨科領(lǐng)域的應(yīng)用和局限性

南極熊導(dǎo)讀：IT革命始于萬維網(wǎng)的出現(xiàn)，從那時(shí)起，世界見證了技術(shù)的快速變革。在我們的有生之年，一些技術(shù)已經(jīng)過時(shí)，取而代之的是各種新穎的技術(shù)和創(chuàng)新型的產(chǎn)品。近些年來，席卷醫(yī)學(xué)界的一項(xiàng)技術(shù)發(fā)展是3D打印。



3D打印是通過逐層制造來創(chuàng)建三維物體的。3D 打印的過程首先是制作要打印的對象的圖形模型。這些通常使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 軟件包進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將模型進(jìn)行切片等操作，3D打印機(jī)會按照切片信息對物體進(jìn)行制造。3D打印最主要的好處是它可以對任何東西進(jìn)行快速原型制作，可以說，對其使用的唯一真正限制是用戶的想象力。當(dāng)零件過于復(fù)雜，無法在傳統(tǒng)的制造（如 CNC 銑削或成型）中創(chuàng)建時(shí)，就可以選擇3D打印制造工藝。它也比許多其他傳統(tǒng)制造方法更經(jīng)濟(jì)。今天，南極熊帶您深入研究3D打印在醫(yī)學(xué)科學(xué)中的使用，重點(diǎn)是骨科領(lǐng)域。

根據(jù)發(fā)表在《 全球健康雜志》上的一項(xiàng)研究， 通過3D打印制造的3D模型降低了醫(yī)療部件的開發(fā)成本和手術(shù)計(jì)劃時(shí)間。

●將3D打印與骨科相結(jié)合，有助于識別和理解病患的創(chuàng)傷部位，為手術(shù)的成功提供更大的保障。這項(xiàng)技術(shù)可以使醫(yī)生更準(zhǔn)確、更仔細(xì)、更經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、重建和計(jì)劃手術(shù)?？偟膩碚f，3D打印的創(chuàng)新為醫(yī)療診治過程種的的設(shè)計(jì)和執(zhí)行開辟了新的道路。

●骨科3D打印有助于設(shè)計(jì)精確的解剖形狀，并可將可滲透的骨替代產(chǎn)品整合到患者身體中，制作的植入物具有長期穩(wěn)定性。

3D打印可以用于骨科領(lǐng)域：

●精確骨骼數(shù)據(jù)

當(dāng)骨骼受損嚴(yán)重時(shí)，診治過程經(jīng)常遇到瓶頸，尤其是出現(xiàn)骨變形的情況下，X光片通常用于骨科手術(shù)，但它們?nèi)狈﹃P(guān)于骨缺損程度的精確數(shù)據(jù)。在這里，3D 打印可以派上用場，可以提供特定的所需數(shù)據(jù)。

●手術(shù)計(jì)劃

3D 打印模型可以用于協(xié)助修復(fù)性骨骼手術(shù)過程，使用3D會生成患者受影響的身體部位的精確復(fù)制模型，醫(yī)生可以仔細(xì)查看和研究。臀部、膝蓋和肩部的不同打印模型可用于定制受傷部位的特定設(shè)計(jì)，并用作患者特定的植入物。

●逆向工程手術(shù)驗(yàn)證

3D 打印的另一個(gè)用途是借助 3D 掃描儀的逆向工程輔助來識別矯形器。這種方法能夠適應(yīng)患者的生命系統(tǒng)，并簡化治療過程以及材料的選擇。

●其他

AM 通過提前對項(xiàng)目進(jìn)行修改來縮短推進(jìn)時(shí)間。快速原型制作 (RP) 允許在計(jì)劃的程序中按時(shí)設(shè)計(jì)、制造和組裝物品，目標(biāo)是可以修正錯(cuò)誤并在經(jīng)濟(jì)的情況下進(jìn)行更改。Fortis 醫(yī)院的手部和上肢手術(shù)（骨科）顧問 Vikas Gupta 博士指出，在切除腫瘤時(shí)，使用石膏的傳統(tǒng)方法占用腫瘤可能增大的時(shí)間，而3D打印有效地解決了這個(gè)問題，因?yàn)檫@個(gè)過程很快。

除了具有成本效益、節(jié)省時(shí)間的元素之外，3D 打印還允許創(chuàng)建患者特定的產(chǎn)品，允許進(jìn)行廣泛的修改以滿足個(gè)體患者的需求。此外，3D 打印可以在偏遠(yuǎn)地區(qū)使用，因?yàn)樗恍枰蛴C(jī)和材料，因此無需攜帶昂貴、笨重的設(shè)備。

但是，與大多數(shù)現(xiàn)代技術(shù)一樣，它的使用也存在一定的局限性，如下所示：

●清潔限制

3D打印的成型機(jī)會給植入物創(chuàng)造者和生產(chǎn)者帶來了一些新的困難。創(chuàng)始者和制造商需要考慮儀器的清潔條件，并將其嵌入規(guī)劃階段，因?yàn)榫薮蟮膸缀戊`活性帶來的清潔限制也是很嚴(yán)重的

●生物可打印材料限制

最先進(jìn)的 3D 打印，特別是用于制造可植入生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的技術(shù)，受到可打印材料的嚴(yán)重限制。因此，需要選擇性材料處理技術(shù)來解決不能有效打印的材料。

●政府要求、標(biāo)準(zhǔn)化和監(jiān)管限制

3D 打印的制度化和標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)持續(xù)的過程。尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域，需要接受政府監(jiān)管。

●生物降解性和毒性限制

材料的降解是3D打印的一個(gè)重要問題。使用降解材料可能會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部缺氧和酸中毒，這可能會傷害細(xì)胞。

不管這項(xiàng)技術(shù)的局限性如何，3D 打印都將徹底改變外科手術(shù)，與其他現(xiàn)有技術(shù)相比，3D 打印可以確保更高的成功率?？紤]到這項(xiàng)技術(shù)的未來，Gupta 博士表示：“生物墨水和基質(zhì)正變得越來越普遍。并且可以誘導(dǎo)細(xì)胞在包括干細(xì)胞在內(nèi)的生物基質(zhì)中生長。因此，在不久的將來，器官也可以打印出來，極大地促進(jìn)了醫(yī)學(xué)界的發(fā)展。器官移植的漫長等待時(shí)間將很快成為過去?！?南極熊相信，3D打印具有很多的優(yōu)勢，在不斷的進(jìn)步下，將成為醫(yī)學(xué)界不可或缺的技術(shù)。