3D打印在骨科领域的应用和局限性

南极熊导读：IT革命始于万维网的出现，从那时起，世界见证了技术的快速变革。在我们的有生之年，一些技术已经过时，取而代之的是各种新颖的技术和创新型的产品。近些年来，席卷医学界的一项技术发展是3D打印。



3D打印是通过逐层制造来创建三维物体的。3D 打印的过程首先是制作要打印的对象的图形模型。这些通常使用计算机辅助设计 (CAD) 软件包进行设计，然后将模型进行切片等操作，3D打印机会按照切片信息对物体进行制造。3D打印最主要的好处是它可以对任何东西进行快速原型制作，可以说，对其使用的唯一真正限制是用户的想象力。当零件过于复杂，无法在传统的制造（如 CNC 铣削或成型）中创建时，就可以选择3D打印制造工艺。它也比许多其他传统制造方法更经济。今天，南极熊带您深入研究3D打印在医学科学中的使用，重点是骨科领域。

根据发表在《 全球健康杂志》上的一项研究， 通过3D打印制造的3D模型降低了医疗部件的开发成本和手术计划时间。

●将3D打印与骨科相结合，有助于识别和理解病患的创伤部位，为手术的成功提供更大的保障。这项技术可以使医生更准确、更仔细、更经济地设计、生产、重建和计划手术。总的来说，3D打印的创新为医疗诊治过程种的的设计和执行开辟了新的道路。

●骨科3D打印有助于设计精确的解剖形状，并可将可渗透的骨替代产品整合到患者身体中，制作的植入物具有长期稳定性。

3D打印可以用于骨科领域：

●精确骨骼数据

当骨骼受损严重时，诊治过程经常遇到瓶颈，尤其是出现骨变形的情况下，X光片通常用于骨科手术，但它们缺乏关于骨缺损程度的精确数据。在这里，3D 打印可以派上用场，可以提供特定的所需数据。

●手术计划

3D 打印模型可以用于协助修复性骨骼手术过程，使用3D会生成患者受影响的身体部位的精确复制模型，医生可以仔细查看和研究。臀部、膝盖和肩部的不同打印模型可用于定制受伤部位的特定设计，并用作患者特定的植入物。

●逆向工程手术验证

3D 打印的另一个用途是借助 3D 扫描仪的逆向工程辅助来识别矫形器。这种方法能够适应患者的生命系统，并简化治疗过程以及材料的选择。

●其他

AM 通过提前对项目进行修改来缩短推进时间。快速原型制作 (RP) 允许在计划的程序中按时设计、制造和组装物品，目标是可以修正错误并在经济的情况下进行更改。Fortis 医院的手部和上肢手术（骨科）顾问 Vikas Gupta 博士指出，在切除肿瘤时，使用石膏的传统方法占用肿瘤可能增大的时间，而3D打印有效地解决了这个问题，因为这个过程很快。

除了具有成本效益、节省时间的元素之外，3D 打印还允许创建患者特定的产品，允许进行广泛的修改以满足个体患者的需求。此外，3D 打印可以在偏远地区使用，因为它只需要打印机和材料，因此无需携带昂贵、笨重的设备。

但是，与大多数现代技术一样，它的使用也存在一定的局限性，如下所示：

●清洁限制

3D打印的成型机会给植入物创造者和生产者带来了一些新的困难。创始者和制造商需要考虑仪器的清洁条件，并将其嵌入规划阶段，因为巨大的几何灵活性带来的清洁限制也是很严重的

●生物可打印材料限制

最先进的 3D 打印，特别是用于制造可植入生物医学设备的技术，受到可打印材料的严重限制。因此，需要选择性材料处理技术来解决不能有效打印的材料。

●政府要求、标准化和监管限制

3D 打印的制度化和标准化是一个持续的过程。尤其是在医疗领域，需要接受政府监管。

●生物降解性和毒性限制

材料的降解是3D打印的一个重要问题。使用降解材料可能会导致系统内部缺氧和酸中毒，这可能会伤害细胞。

不管这项技术的局限性如何，3D 打印都将彻底改变外科手术，与其他现有技术相比，3D 打印可以确保更高的成功率。考虑到这项技术的未来，Gupta 博士表示：“生物墨水和基质正变得越来越普遍。并且可以诱导细胞在包括干细胞在内的生物基质中生长。因此，在不久的将来，器官也可以打印出来，极大地促进了医学界的发展。器官移植的漫长等待时间将很快成为过去。” 南极熊相信，3D打印具有很多的优势，在不断的进步下，将成为医学界不可或缺的技术。