3D打印技术在脊柱外科的应用

中国组织工程研究第20卷第4期2016–01–22出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchJanuary22,2016Vol.20,No.4ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH577·综述·庞骄阳，男，1988年生，河北省曲阳县人，汉族，内蒙古医科大学在读硕士，主要从事脊柱数字骨科方向的研究。通讯作者：赵岩，副主任医师，博士，硕士生导师，内蒙古医科大学第二附属医院胸腰椎脊柱外科，内蒙古自治区呼和浩特市010030中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)04-00577-06稿件接受：2015-11-13(1InnerMongoliaMedicalUniversity,Huhhot010030,InnerMongoliaAutonomousRegion,China;2DepartmentofThoracolumbarSpineSurgery,theSecondAffiliatedHospitalofInnerMongoliaMedicalUniversity,Huhhot010030,InnerMongoliaAutonomousRegion,China)3D打印技术在脊柱外科的应用庞骄阳1，赵岩2，肖宇龙2，辛大奇2(1内蒙古医科大学，内蒙古自治区呼和浩特市010030；2内蒙古医科大学第二附属医院胸腰椎脊柱外科，内蒙古自治区呼和浩特市010030)引用本文：庞骄阳，赵岩，肖宇龙，辛大奇.3D打印技术在脊柱外科的应用[J].中国组织工程研究，2016，20(4):577-582.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.04.022ORCID:0000-0001-7583-4681(赵岩)文章快速阅读：文题释义：椎弓根钉道导板：利用计算机软件三维重建椎体模型，标记术中需要置钉暴露的骨组织范围，利用逆向工程技术，制作出与椎体贴合的导板基地，设计进针点及角度，完成导板三维设计，最后利用3D打印技术打印导板模型，辅助椎体置钉。3D打印技术：是一种可以将虚拟的计算机辅助设计模型准确快速的转化为三维实物原型的新型技术。3D打印实物模型方法可取代传统的术前规划与修复手术模拟方法，并具有可重复性，在脊柱外科的临床应用中日益深入。摘要背景：3D打印技术是一种可以将虚拟的计算机辅助设计模型准确快速的转化为三维实物原型的新型技术。3D打印实物模型方法可取代传统的术前规划与修复手术模拟方法，并具有可重复性，在脊柱外科的临床应用中日益深入。目的：总结3D打印技术在脊柱外科的应用现状并展望其未来的发展方向。方法：检索PubMed数据库、谷歌学术、中国知网数据库(CNKI)以及万方数据库(WF)2000年1月至2015年7月发表有关3D打印技术在脊柱外科应用的文献。(以“3D打印技术、快速成型技术、脊柱、脊椎、骨科、骨折、关节、手足、骨肿瘤、创伤、颈椎、胸椎、腰椎、骶椎、椎弓根、椎体、椎间盘、临床应用”为检索词。排除重复性研究及综述，选择代表性好的文章共50篇进行讨论。)结果与结论：3D打印技术已应用于脊柱外科的术前诊断、个体化支具定制、医患沟通、教学、个体化高精度修复方案制定、术中导航、个体化内置物定制等方面。提示随着医学影像学、数字化医学、组织细胞培养技术和新材料技术的快速发展，3D打印技术在脊柱外科的应用将会更为深入广泛。关键词：骨科植入物；脊柱植入物；3D打印技术；脊柱外科；临床应用；国家自然科学基金主题词：脊柱；假体植入；内固定器；组织工程基金资助：国家自然科学基金委员会资助项目(81441057)，项目名称：生物力学有限元分析及3D打印技术在退行性脊柱侧弯手术治疗中的应用研究脊柱外科3D打印技术应用的文献检索第一作者以“3D打印技术、脊柱、临床应用等”为检索词，检索PubMed数据库、谷歌学术、中国知网数据库(CNKI)以及万方数据库(WF)共检索到中英文文献1000余篇判断是否符合制定的纳入及排除标准，对符合纳入标准的文献分别进行数据提取共得到50篇文献2篇文献探讨了疾病诊断5篇文献探讨了3D打印支具11篇文献探讨了教学、医患沟通14篇文献探讨了术前规划设计18篇文献探讨了骨组织工程通过阅读摘要初步筛选，共选取462篇文献庞骄阳，等.3D打印技术在脊柱外科的应用P.O.Box10002,Shenyang110180’sdegree,InnerMongoliaMedicalUniversity,Huhhot010030,InnerMongoliaAutonomousRegion,ChinaCorrespondingauthor:ZhaoYan,Associatechiefphysician,M.D.,Master’ssupervisor,DepartmentofThoracolumbarSpineSurgery,theSecondAffiliatedHospitalofInnerMongoliaMedicalUniversity,Huhhot010030,InnerMongoliaAutonomousRegion,ChinaSubjectheadings:Spine;ProsthesisImplantation;InternalFixators;TissueEngineeringFunding:theNationalNaturalScienceFoundationofChina,No.81441057Applicationofthree-dimensionalprintingtechnologyinspinalsurgeryAbstractBACKGROUND:Three-dimensionalprintingtechnologyisanewtechnologywhichcanquicklyandaccuratelytransformthevirtualcomputer-aideddesignintothethree-dimensionalphysicalprototypes.Three-dimensionalprintingphysicalmodelmethodcanreplacethemethodoftraditionalpreoperativeplanningandrepairsurgicalsimulation,withthecharacteristicofrepeatable,whichhasbeendeepeneddayafterdayinclinicalapplicationofspinesurgery.OBJECTIVE:Tosummarizetheapplicationstatusofthree-dimensionalprintingtechnologyinspinesurgeryandlookforwardtoitsfuturedevelopmentdirections.METHODS:Thearticlesregardingtheapplicationofthree-dimensionalprintingtechnologyonclinicalapplicationsinspinesurgerywereretrievedfromPubMeddatabases,GoogleScholar,ChinaNationalKnowledgeInfrastructureandWanfangDatabasefromJanuary2000toJuly2015.Thekeywordswere3Dprintingtechnology,rapidprototypingtechnology,spine,vertebra,departmentoforthopedics,fracture,joint,handandfoot,bonetumor,trauma,cervicalvertebrae,thoracicvertebrae,lumbarvertebrae,sacralvertebrae,pedicleofvertebralarch,vertebralbody,intervertebraldisc,andclinicalapplication.Atotalof50articleswithagoodrepresentationwereselectedanddiscussedafterrepetitivestudiesandreviewswereexcluded.RESULTSANDCONCLUSION:Thethree-dimensionalprintingtechniquehasbeenappliedinpreoperativediagnosis,individualizedorthosiscustomerization,thecommunicationbetweendoctorsandpatients,teaching,theformulationofindividualizedandhigh-accuraterepairingplan,intraoperativenavigationandindividualizedimplantcustomization.Theseresultssuggestthatwiththerapiddevelopmentofmedicalimaging,digitalmedicineandtechnologiesofthecellandtissuecultureandnewmaterials,three-dimensionalprintingtechnologywillhaveawiderangeofapplicationsinspinesurgery.Citethisarticle:PangJY,ZhaoY,XiaoYL,XinDQ.Applicationofthree-dimensionalprintingtechnologyinspinalsurgery.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(4):577-582.0引言Introduction3D打印技术作为一个新兴的技术领域，是骨科治疗技术的一次革新，其主要原理是预先构建计算机数字化模型文件，运用可黏合材料通过3D打印机逐层打印三维实物模型。3D打印技术可以将虚拟的计算机辅助设计模型准确快速的转化为三维实物原型[1]，由于3D打印实物模型具有很强的三维立体直观性，所以目前已经广泛应用在医学的不同领域。目前3D打印技术主要是在复杂的骨肿瘤切除、骨盆骨折、髋部发育异常及骨折、脊柱畸形及损伤、头颅整形、口腔下颌骨修复、肢体畸形、骨缺损和假体制作等领域中有着广泛的应用[2-10]。通过提取CT、MRI扫描数据重建计算机三维模型，并通过3D打印技术制作出不同大小的实物模型，使医生更加直观地、准确地发现X射线片、CT、MRI等传统影像学资料隐藏的解剖信息，并且医生还可以直接在打印的实物模型上进行诊断、制定个体化的手术方案、模拟手术操作，还可根据患者需要设计、制造个性化器械，甚至打印人体器官等，从而提高疾病的诊断率，增加手术的精确性、安全性。目前在脊柱外科临床相关领域中，3D打印技术主要应用在钉道导板辅助椎弓根置钉、术前模拟规划修复方案的应用研究中，应用范围较窄，文章就近年来3D打印技术在脊柱外科领域相关领域新的前瞻性应用文献进行总结，参考3D打印技术在骨科方向的发展以及临床应用，综合汇总分析3D打印技术在脊柱外科领域中的应用现状及未来发展方向。1资料和方法Dataandmethod1.1文献检索电子检索