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3D打印技术制备新型HA/ZrO2梯度复合材料在犬股骨干骨缺损修复中的应用
目的 运用3D打印技术制备新型羟基磷灰石/二氧化锆(HA/ZrO2)梯度复合材料,分析其性能,并观察其修复比格犬股骨干骨缺损的能力.方法 随机抽取6月龄雄性比格犬1只,截去右下肢股骨中段全层15 mm制成骨缺损模型后,放入动物专用Micro CT进行容积扫描,完成数据采集、转化及后期处理,将处理后的数据导入CeraFab 7500光固化3D打印机中.根据设定参数启动打印程序,形成复合光敏树脂初胚,并对其进一步脱脂烧结,然后采用浸涂法制备HA/ZrO2梯度复合材料.运用扫描电镜、X射线衍射(XRD)和生物力学实验分析HA/ZrO2梯度复合材料的性能.制备HA/ZrO2梯度复合材料浸提液.培养小鼠成纤维细胞株L929,采用噻唑蓝(MTT)法检测HA/ZrO2梯度复合材料对体外细胞增殖和毒性的影响.将16只比格犬随机分为4组,每组4只.A组:截取犬股骨中段15 mm后,不植入任何材料;B组、C组、D组分别截去股骨中段15、25、35 mm制成骨缺损模型,然后分别植入相应规格的HA/ZrO2梯度复合材料.术后第2、4、8、12周拍摄术肢股骨正侧位X片,观察植入材料与自身骨结合情况及周围骨痂生长情况.术后12周处死实验动物,截取整段股骨,大体观察标本植入材料与周围骨生长状况;行Micro CT扫描,测定新生骨量,并对新生骨进行3D图像重建;对股骨标本进行极限抗压实验,测量极限抗压强度.结果 运用3D打印技术制备的HA/ZrO2梯度复合材料扫描电镜显示表面光滑,结构均匀,断口表面层均匀过渡结合,没有明显界限,相互之间冶金结合,结构稳定.XRD分析显示HA及ZrO2峰形明显、结晶程度较好、粉体纯度高.抗压试验显示极限抗压强度为(43.37±2.31)MPa.MTT试验显示HA/ZrO2梯度复合材料无明显细胞毒性.实验动物术后X线片显示:A组术后形成骨不连;B组有连续性骨痂通过,人工假体与宿主骨之间的界线消失;C组术后第2、4、8周连续性骨痂及新生骨长入速度较B组缓慢,但人工假体与断端间隙逐渐被新生骨填充,有连续性骨痂通过;D组新骨生成缓慢,仅在断端周围出现新生骨.术后12周取材,Micro CT 3D重建及新生骨量检测,B、C、D组单位体积新生骨量分别为(238.55±19.11)mm3/cm3、(223.31±13.41)mm3/cm3、(110.83±6.48)mm3/cm3,3组间比较差异有统计学意义(F=156.824,P<0.01),其中B、C组新生骨量明显多于D组,差异均有统计学意义(P值均<0.05).新生骨CT 3D重建显示:B组复合材料整体被新生骨包绕,无外露;C组复合材料少许外露,表面基本被新生骨填塞;D组复合材料大部外露,新生骨散在长入.B、C、D组股骨标本极限抗压强度分别为(49.72±2.33)MPa、(49.81±2.43)MPa、(46.92±3.61)MPa,3组间比较差异无统计学意义(F=1.119,P>0.05).结论 运用3D打印技术制备的纳米HA/ZrO2梯度复合材料具有可靠的生物相容性及生物力学强度,可以实现临床个体化治疗原则,能很好地修复犬股骨干35 mm内骨缺损,是一种理想的骨组织替换材料.
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利福平-异烟肼-控释型载药人工骨的实验研究
开发研究一种能承载多药并有控释特性的载药人工骨.利用三维打印技术,制备具有多层同心圆柱体结构的载药人工骨,并将利福平和异烟肼由内到外按特定顺序加载,观察微观结构、孔隙率、体外药物释放特性和体外细胞生物相容性.所制备的载药人工骨呈多孔结构,孔隙率(61.76±2.53)%、微孔孔径50～100 μm,体外药物呈现序贯释放,双药释放峰值依次交替出现,持续释放时间超过50 d, MTT检测示细胞毒性0级,电镜观察细胞生长分化良好,并有大量细胞黏附于载药人工骨表面;三维打印技术可以精确地制备具有复杂结构的载药人工骨,制备的多药控释型载药人工骨具有药物缓释和序贯控释的特性,同时具有良好的孔隙率和细胞相容性,为骨结核治疗提供一种新型有效的手段.
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个性化制作骨水泥间隔器治疗人工全膝关节置换术后感染
目的 探讨利用计算机辅助设计及三维打印技术制作个性化骨水泥间隔器治疗人工全膝关节置换(TKA)术后感染的临床疗效.方法 自2010-03-2012-03,采用一期置入个性化制作的骨水泥间隔器、二期翻修重建术治疗8例TKA术后感染.结果 所有患者均未发现与骨水泥间隔器相关的骨折、脱位及不稳定.2次手术间隔期为12～20周,平均15周.患者在间隔期均能扶拐行走,屈膝无明显受限,活动度90°～120°,平均100°.间隔期膝关节功能KSS评分平均81分.二期翻修术后随访12～24个月,平均15个月,未发现感染复发与新的感染.结论 个性化制作的骨水泥间隔器与原假体取出后的腔隙完美匹配,并且能大程度保留术后关节的活动度,治疗TKA术后感染疗效可靠.
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三维打印主动脉瘤模型辅助术前复杂腔内治疗方案的制定
目的 探讨应用三维打印技术制作高精度的主动脉瘤模型,用于术前辅助制定复杂腔内治疗方案的效果.方法 本研究为回顾性病例系列研究,研究对象为2012年10月至2014年5月接受腔内治疗的6例复杂主动脉瘤患者.其中男性4例,女性2例;年龄52～ 73岁,平均年龄64岁.原发病包括主动脉弓部动脉瘤1例,胸腹主动脉瘤1例,近肾腹主动脉瘤4例.术前行主动脉多层螺旋CT增强扫描,获取数据后,应用FitMe影像三维处理软件对主动脉进行三维重建和血管修饰,并将数据传输至三维打印机,应用熔融沉积技术打印出主动脉瘤模型,根据此模型制定术前腔内治疗方案.结果 患者均在术前完成了主动脉瘤模型的制作,并辅助制定了手术方案.3例患者术前在体外进行了模拟操作,4例患者在术中指导腔内操作.腔内手术全部获得技术成功,围手术期无严重并发症及死亡病例.结论 三维打印高精度主动脉瘤模型技术可行,能够有效辅助复杂病变术前治疗方案的制定,提高手术的安全性.
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3D打印技术在CT引导宫颈癌术后阴道残端肿瘤近距离治疗中应用
目的 探讨3D打印技术在腔内近距离治疗个体化施源器制作中的运用.方法 对1例宫颈癌术后阴道残端狭窄并规则实体肿瘤患者,用显影剂浸泡过的纱条对患者阴道进行填塞后进行CT扫描,获取阴道腔内三维几何轮廓.利用软件进行轮廓提取,在靠近病灶侧预留三根腔道,使用3D打印机、医用硅胶材料进行施源器打印.将该施源器重新置入患者阴道内,CT扫描并纠正施源器位置.将终CT图像输出至TPS进行靶区及OAR勾画,完成剂量分布计算.结果 3D打印个体化阴道施源器可以和靶体积形成良好的贴合,弯曲处管道的曲率＞1 cm,可保证放射源的顺利通过;通过对插植软管进行剪切,将总的出源长度统一设定为1 280 mm,可实现个体化施源器与后装机的精确连接;病灶达到处方剂量的同时,膀胱、直肠剂量D2cm3分别为320.4、331.5 cGy,不超过剂量限值.结论 利用3D打印技术制作个体化施源器适用于宫颈癌术后阴道残端狭窄并规则实体肿瘤的治疗,临床疗效与不良反应尚需进一步观察.
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95 D细胞与三维打印支架共培养构建体外肺癌模型
目的：探讨非小细胞肺癌细胞在二维和三维培养条件下的生物学行为差异。方法选用琼脂和海藻酸钠材料，利用三维（3D）打印技术制备细胞支架，并与肺癌95D细胞共培养，利用光学显微镜、电子显微镜、HE染色、四甲基偶氮唑蓝比色法、Western blot等方法研究三维细胞培养条件下细胞形态、增殖能力、蛋白表达等方面与二维细胞培养条件的差异。结果二维培养细胞呈长梭形、多角形，三维培养细胞聚集成球，细胞球向周围或支架内部浸润、迁移、播散。培养2～6 d，二维培养组细胞的增殖能力明显高于三维培养组；培养8～9 d，二维培养组细胞的增殖能力低于三维培养组。二维培养组p53、Cdc42和mTOR蛋白的表达水平为3．063±0．139、1．738±0．122和2．472±0．151，高于三维培养组（分别为0．529±0．103、0．820±0．038和1．967±0．066），差异均有统计学意义（均P＜0．05）；二维培养组基质金属蛋白酶2蛋白的表达水平为0．017±0．001，低于三维培养组（1．110±0．029），差异有统计学意义（ P＜0．05）。结论三维培养肺癌细胞在形态学、增殖能力、蛋白表达等方面与二维培养细胞差异明显，3D打印琼脂和海藻酸钠支架能更好地模拟体内肺癌生长的微环境，可作为肺癌体外模型用于基础研究。
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三维打印腹主动脉瘤模型在血管外科住院医师教学中的应用
目的 评估三维打印腹主动脉瘤模型在血管外科住院医师复杂疾病教学中的应用效果.方法 选取28位血管外科住院医师,随机分为对照组和实验组.对照组13人,采用传统解剖图谱、计算机断层扫描血管造影数字影像进行教学;实验组15人,在前述传统教学方法基础上增加了腹主动脉瘤三维打印实物模型、真实覆膜支架输送系统.教学结束后,采用考核和问卷调查评价2种教学方法的实施效果.结果 考核结果显示,对照组与实验组住院医师在腹部大血管及腹主动脉瘤解剖特征、分型上的考核成绩差异无统计学意义.对照组住院医师在腹主动脉瘤腔内支架置入术治疗原则、参数测量得分和考核总成绩方面明显低于实验组住院医师,差异具有统计学意义.教学满意度评价方面,对照组住院医师的评价低于实验组住院医师,差异具有统计学意义,尤其在复杂腹主动脉瘤的教学方面,三维打印教学优势更为明显.结论 三维打印模具的引入能够明显提高血管外科住院医师对于腹主动脉瘤解剖和腹主动脉瘤腔内支架置入治疗特点的理解和掌握,激发年轻住院医师的学习热情.
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三维打印技术在神经修复中的应用
神经系统损伤是所有人群面临的一个严峻的公共健康问题.近年来,神经仿生支架成为神经修复研究的热点,新兴的三维打印技术为仿生支架制造带来了革新.本文探讨适合神经再生的结构与材料,就三维打印技术两大核心内容——支架结构设计与材料选择在神经修复领域的应用进行综述,以期为神经修复提供新的思路.
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生物医疗领域三维打印的研究与应用
背景:随着生命科学与制造科学的发展,三维打印在医学领域的应用范围逐渐广泛.目的:分析三维打印技术在医疗领域应用的层次,讨论三维打印发展趋势及制约因素.方法:应用计算机检索中国知网数据库、万方数据库、Springerlink数据库及PubMed数据库中关于三维打印在生物医疗领域的相关文献,以"三维打印、生物医疗、组织工程"与"3D Printing,Biomedical,Tissue Engineering"为检索词,设定论文检索年限为2005至2017年.结果与结论:目前,在医疗领域应用的三维打印技术主要包括立体光刻技术、选择性激光烧结技术、熔融沉积制造和三维生物打印等,不同打印技术的应用范围不同.根据成型材料的生物学性能不同,将生物打印技术分为4个层次的应用:医学术前模型、体内植入物、组织工程支架、细胞结构体;其流程包括前处理、打印过程与后处理3个阶段.现有生物制造技术已能够实现部件在三维空间的精确定位,下一步的研究重点应在材料打印特性与生物特性的平衡及多材料的融合方面有所突破.
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数字化整形外科
数字化医学是一门将医学影像处理、三维重建与可视化技术、计算机辅助设计与制造、计算机导航系统与机器人辅助技术等相关数字化技术与临床医学紧密连接起来的综合科学，其临床应用日益广泛。在整形外科领域，数字化技术得到了迅速的发展及应用。现对数字化医学的基本概念及其在整形外科中的应用进展作一综合评述。
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MRKH综合征的诊治
MRKH综合征主要表现为原发性闭经及性交困难.对于大多数患者来说,非手术治疗是一线方案.若患者不能接受非手术治疗或顶压法失败可选择各种膜式衬里的阴道成形术或乙状结肠代阴道成形术.何种阴道成形术为佳选择,目前尚无定论,应根据患者的病情、医者的技术水平与经验、术后的长期管理和阴道功能的远期评价来选择合适的术式,避免首次失败,重建一个接近正常阴道形态和功能的长期效果是医者遵循的原则和目标.应对阴道缺如者进行医学-心理-社会综合治疗,并对其进行长期随访和帮助.组织工程阴道成形术也许是未来阴道重建发展的方向.
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三维打印双相磷酸钙陶瓷支架在骨组织工程中的应用
目的 探索研究三维打印技术制备的由羟基磷灰石/β-磷酸三钙(HA/β-TCP)组成的双相磷酸钙陶瓷(BCP)支架在骨组织工程中的应用潜力,为其作为骨组织工程支架提供试验基础.方法 通过三维打印技术制备质量比为3∶7的HA/β-TCP复合纳米支架,扫描电镜(SEM)观察支架形态.将支架与兔骨髓间充质干细胞共培养;通过CCK-8实验检测支架的生物相容性以及种子细胞在支架上的增殖分;并以相同材料制备的压模片进行比较.结果 三维打印技术制备的双相磷酸钙陶瓷支架为三维均匀多孔隙结构,骨髓基质干细胞能够在此支架上很好的增殖,分化.结论 三维打印制备双相磷酸钙陶瓷支架有较好的相容性,可促进细胞的分化,可作为细胞支架应用于骨组织工程中.
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三维打印技术制作上颌全口义齿基托蜡型的初步研究
目的 体外研究三维打印技术在全口义齿基托蜡型制作方面的应用.初步评估其临床应用前景.方法 将无牙颌模型随机分为两组,每组5个样本,一组用三维打印技术制作基托蜡型(实验组),另一组用传统手工方法制作基托蜡型(对照组),将两组装盒制作完成的金属基托截为3个区域,即双侧尖牙的远中区,双侧第一磨牙的中央区和后缘封闭区,记录并比较金属基托与石膏模型之间的间隙值.结果 实验组间隙值在(149.34±53.09) μm～(235.68±105.80) μm范围内,对照组的间隙值在(116.62±19.10) μm～(173.94±115.17) μm范围内,尽管两组各区之间基托与石膏模型间的间隙值都存在一定的差异,但差异无统计学意义(P＞0.05).结论 利用三维打印技术制作全口基托初步被证明有一定的可行性,而临床可靠性有待进一步的大样本研究.
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基于三维打印技术制作钛合金修复体修补兔颅骨缺损的研究
目的 通过三维(3D)打印技术协助新西兰兔个体化钛合金修复体进行预制行颅骨缺损修补,探讨3D技术在颅骨缺损重建中的运用价值.方法 选取健康雄性新西兰兔12只制作颅骨缺损模型成功后,螺旋64排CT薄层无间距逐层扫描获得断层数据后进行格式转换构建三维颅骨立体模型,利用3D打印机进行修复体的三维原型制造,结合模型利用钛合金修复体进行骨性缺损区域精准修补.结果 钛合金修复体与骨性缺损区域及边缘组织契合满意,术中一次固定到位,避免反复剪裁,操作阻力小,伤口均一期愈合,不良反应较少,未观察到颅内感染、头皮溃烂、钛合金外露、排出及移位等不良现象.术后颅骨外形与健侧相比更美观、功能修复满意,并邀请三位同行医师评估修复满意度,以100%为满意,取平均值,满意率为98. 78% .结论 与颅骨缺损修补术相比,3D打印技术可快速、精准结合钛合金,对个体化修复颅骨缺损区尤其是复杂解剖形态"适形"可能更胜一筹,值得临床推广运用.
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三维打印、ISO-C 3D导航技术辅助空心加压螺钉内固定治疗枢椎齿状突基底部骨折效果观察
目的 比较三维打印技术、ISO-C 3D导航技术辅助空心加压螺钉内固定治疗枢椎齿状突基底部骨折的临床效果.方法 选取枢椎齿状突基底部骨折患者36例,随机分为三维组和导航组各18例.三维组采用三维打印技术辅助空心加压螺钉内固定治疗,导航组采用ISO-C 3D导航技术辅助空心加压螺钉内固定治疗.记录两组术中出血量、透视时间及手术时间;术后1周进行颈椎CT检查,观察螺钉位置并进行分级;术后随访6个月,观察枢椎愈合情况,统计螺钉松动或断裂例数.结果 两组均顺利完成手术.两组术中出血量比较差异无统计学意义(P>0.05),三维组手术时间、透视时间均短于导航组(P均<0.01).三维组螺钉位置分级为0级16例、1级2例、2级0例,螺钉穿出率为11.11%(2/18);导航组螺钉位置分级为0级17例、1级1例、2级0例,螺钉穿出率为5.56%(1/18);两组螺钉穿出率比较P>0.05.两组均完成6个月随访,均达到骨性愈合,随访期间均未见明显螺钉松动或断裂.结论 三维打印技术、ISO-C 3D导航技术辅助空心加压螺钉内固定治疗枢椎齿状突基底部骨折效果均较好,置钉准确率高,术后融合理想;前者术中透视时间及手术时间更短.
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三维打印技术构建仿生人类指骨支架血管化的研究
目的 探讨基于显微-CT (Micro-CT)及三维打印技术制备的仿生人类指骨支架复合脂肪干细胞(ADSCs)及重组人类骨形态蛋白2(rhBMP-2)后在体内的血管化.方法 取大白兔第3代ADSCs复合rhBMP-2接种到仿生指骨支架上混合培养10 d(实验组),和单纯仿生支架(对照组)分别包裹于12条成年比格犬腰背部两侧带蒂深筋膜瓣中,采用自身左右对照,不同时间进行大体、组织学染色观察比较新生血管.结果 两组支架材料在筋膜内均有一定的血管化能力,术后2、4、8、16周苏木素-伊红(HE)染色和免疫组织化学染色均显示实验组相对血管面积百分比和阳性染色的面密度值均优于同一时间的对照组,两者差异有统计学意义(P＜0.05).结论 仿生人类指骨支架移植体内具备了血管化能力,复合ADSCs-rhBMP-2可以促进血管化程度.
关键词： 仿生 三维打印技术 脂肪干细胞 重组人类骨形态蛋白2 血管化 -
三维打印技术在制药领域中的应用
三维打印技术作为一种新型快速成型技术,广泛应用于各种领域,如工业设计、家居制造、建筑行业及军事领域等方面.随着三维打印技术研究的深入和发展,因其具有可用材料广泛、柔性高、成型速度快、技术高度集成、绿色节能等优点,逐渐渗入到医药领域.FDA于2015年7月批准首个由Aprecia制药公司采用三维打印技术制备的SPRITAM?口崩片,并于2016年3月22日正式上市.这不仅标志着三维打印药物正式进入临床应用,而且证明了三维打印技术在制药领域中的重要价值.本文概述了三维打印技术在制药领域的应用,并讨论了影响药物三维打印的因素.
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三维打印技术在神经外科领域的应用
三维打印技术兴起于20世纪80年代,现已广泛应用于信息技术、材料科学、精密机械、航空航天等各个科学领域.2000年前后,三维打印技术被引入到医学界,并在骨科和口腔科率先取得应用.神经外科,一直是医学领域革新的前沿,三维打印技术在神经外科应用有着巨大潜力和深远前景.本文以三维打印技术的发展为纵线,以行业演化为横轴,以神经外科领域为主板,探讨三维打印技术的历史、现在、未来,优势和局限,以及一些可能的应对策略.
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三维打印技术在脊柱外科的研究与应用
三维打印技术是21世纪产生的新技术，已逐步应用于医疗卫生领域，与过往的二维打印技术不同，其采用层层堆积的方法“打印”出三维立体成品，打印物具有精度高、匹配度好等特点。目前该技术在脊柱外科主要应用于术前导航模板的制定、手术植入物的研究和医疗教学等方面。本文总结了三维打印技术在脊柱外科的研究与应用进展，并指出其不足之处及未来发展前景。
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基于三维打印技术制作可摘局部义齿支架树脂熔模的适合性研究
目的：应用光学扫描三维测量法评价基于3DP技术制作的可摘局部义齿支架树脂熔模的适合性。方法以标准牙列缺损模型为原始模型，应用3DP技术完成可摘局部义齿支架树脂熔模的制作。将上述支架树脂熔模戴入原始模型，采用“复模法”得到复制有支架树脂熔模组织面的石膏模型。应用光学扫描三维测量法对基于3DP技术制作的RPD支架树脂熔模的适合性进行评价。结果支架树脂熔模组织面与原始模型组织面间的偏差情况如下：腭杆和支托部位偏差小于0．100mm；网状连接体部位即模型的缺牙区，偏差接近0．500mm；部分卡环部位存在一定程度的收缩变形，偏差大多数介于－0．100～－0．200mm，大偏差值为－0．390mm，平均偏差为－0．168mm，此外，其在X轴（近远中向）、Y轴（颊舌向）和Z轴（龈向）的平均绝对偏差值分别为0．058mm、0．125mm和0．030mm。结论基于3DP技术制作的可摘局部义齿支架树脂熔模在支托和连接体部位适合性良好，在卡环部位的制作精度有待进一步提高。
