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浅析3D打印技术在足踝外科的应用价值

2015-11-25 14:11
逆光飞舞
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  足踝部具有骨骼及关节数量多、形态复杂、体积小等特点,故该部位创伤诊治一直是骨科领域的难点之一。随着计算机技术的飞速发展,3D打印技术应运而生。借助于3D打印技术快速、个体化的优势,一些足踝部位研究难点得以突破。

  1、个性化足踝矫形器定制

  足踝矫形器是一种用于控制足踝部运动的装置,可用于固定关节炎、骨折损伤部位和纠正足踝部畸形。批量生产的足踝矫形器型号有限,无法提供个体化服务以实现最佳矫形效果。定制的足踝矫形器虽解决了上述问题,但其制作耗时长且对工艺技巧要求高。

  3D打印的足踝矫形器应用逆向工程和快速成形技术,在大幅降低个体化足踝矫形器制作难度、缩短制作时间的同时,可实现与定制的足踝矫形器相同,甚至更佳的效果,且在抗压力和抗扭力等方面表现良好。目前应用3D打印技术制作的足踝矫形器在各种测试和实验中均表现良好,投入临床应用前景可期。

  2、足踝部骨骼模型

  足踝部骨骼多、形态复杂,对该部位进行手术需术者具有扎实的解剖知识、较强的空间想象能力、丰富的临床经验和完善的术前设计。即使具备上述条件,患者个体化差异仍可导致手术难度增大和操作时间增加。

  术前制备足踝部骨骼3D打印模型,可提供逼真的模拟手术环境,帮助术者对手术部位进行全面观察和了解。此外,足踝部骨骼3D打印模型还可用于术前预复位、术中钢板螺钉置入及内固定模拟。导向模板有助于骨折复位、钢板预弯、内固定物置放位置及角度确定、截骨矫形术设计等,因其能减少手术难度、增加手术准确性、减少术中X线透视使用次数,在临床上具有较为乐观的应用前景。

  3、植入物个性化设计

  足踝部损伤常会造成骨骼缺损,此时需进行适当的植骨以重塑其结构完整性。但由于足踝部骨骼结构复杂,骨骼缺损呈不规则状,因此对植入物塑形常在术中耗费大量时间。

  利用3D打印模型,可在术前即应用3D打印技术制备个体化骨片和假体,不但节省手术时间,还能实现更好的匹配。目前3D打印技术主要用于预处理钢板,经3D打印技术处理的钢板较传统钢板更能个体化地适应患者骨骼情况,从而达到更佳的疗效。LeUkers等应用3D打印技术打印羟基磷灰石支架并在其上培养干细胞,使这些支架成为类似人体骨骼的结构。3D打印技术可构造出任意形状的物体,因此其在足踝外科中的应用价值值得进一步研究。

  结语

  应用3D打印技术制作的足踝矫形器不仅能实现个体化治疗,还能减少人工成本和时间成本。对复杂的足踝外科手术,3D打印模型和导向模板不仅能减少手术难度、减少术中透视次数,更能增强手术精确性。此外,3D打印技术也可应用于制造个体化植入物,随着3D打印模型表面处理和几何精确度等技术的进步,3D打印技术在直接打印植入物方面有巨大的发展空间。

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