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3D打印技术在1980年代出现后,立即被临床医学在如下3个方面转化应用:
1、病患组织实体模型的制作。它是继X光、CT/MRI之后医生诊断手段的第三个里程碑技术,当前两种技术提供的影像资料不能满足诊断与制定手术规划需求时,可通过1:1的实体模型进行直观观察。其核心是医学影像处理与建模技术,目前用于骨组织建模已经成熟,用于人体软组织尚是全世界计算机图学领域的研究热点。随3D打印技术在涉及软组织临床领域的推广,快捷的软组织建模技术已成为迫切需求。
2、精准手术模板的制作。按手术规划设计制作导向模板,引导手术工具精准实现规划要求,是3D打印带来的外科手术重要发展。与导航与手术机器人相比,它具有成本低、体积小等独特的优势。在骨科、口腔科、整形外科、牙科种植领域被日益广泛采用。
3、个体化植入物的设计。“量体裁衣、度身定做”是硬组织外科植入物设计的基本手法,仅仅靠计算机中的三维模型是很难实现的。但3D打印实体模型提供了这种可能。我们1990年代正是依靠它开展个体化人工关节置换的临床工程研究,获得国家科技进步二等奖。
金属3D打印的出现对硬组织外科植入物的个体化与生命化起到革命性的推动作用:
1、过去,我们所有的个体化植入物都是依靠加工中心“雕刻”或钛板成形制作而成,工艺复杂,设计受到工艺的限制。金属3D打印使这一切迎刃而解,导致个体化植入物临床应用呈不可阻挡之势,这可从目前媒体中频频报道感受到。目前的问题在于打印件的机械性能,特别是用于制造承重类植入物。目前研究表明,金属打印产品在金相组织与机械强度方面都可与锻件相近。一切仍须进一步测试,方可作结论。
2、金属3D打印使多孔钛制作成为可能,它与组织工程技术相结合,将实现金属植入物与骨组织的一体化结构,不仅与宿主骨有机长合,还可与软组织长合,成为新一代硬组织外科植入物的全新模式,可能先于组织工程在临床中推广应用。
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