【深度好文】醫學3D打印中的關鍵技術(3)
多孔金屬植入物設計的關鍵技術有：
1. 生物力學的優化。應該通過基本的金屬框架結構實現力學承載能力，而用多孔結構填充其間，滿足解剖形態的需求。人體松質骨中骨小梁是沿主應力方向生長的，它將成為力學設計的仿真依據。
2. 孔徑和孔隙率的優化。過大、過小的孔徑都不利于和周邊宿主骨的長合，一般300 微米至500 微米比較合適。300微米以下孔徑的打印物，其內部殘余粉末的清除將遇到困難。
五、手術導板的設計與打印技術
手術的精準化是21 世紀臨床醫學發展的又一方向，3D打印手術導板為其提供了重要的技術支撐。目前存在如下3種類型：
1. 帶有很強隨機性的手術導板。圖7 所示為上海市第九人民醫院的案例，為實現手術規劃中制定的頜面整形規劃( 圖7a)，醫生設計了完整的截骨，定位手術導板( 圖7b)，精準地實現了規劃的整形目標( 圖7c)。
圖7 在手術導板技術支撐下的整形手術成功案例
這類導板完全根據醫生的臨床需求設計制作，有很強的隨機性和不定型性，應該由醫院自身建立的3D打印中心快捷完成。
2. 帶有定型結構的手術導板。圖8a所示是我們用于脊柱椎弓根釘植入的手術導板，圖8b 是用于種植牙植入的手術導板。這類導板它有自己完整設計技術，結構比較定型，因此通常由專業化的3D打印產業提供。
圖8 結構定型的手術導板
3. 與骨科器械緊密配套的手術導板。膝關節置換手術導板是典型案例，如圖9 所示。它要求建立患者下肢骨模型，根據模型確定力線，并根據力線確定膝關節產品植入時的基準截骨面。目前它主要用在下肢形態不正常的患者，各人工關節廠商都自身推出這項服務，很多是和Materialise 合作，這種模式值得國內從事醫學3D打印服務產業考慮。
圖9 人工膝關節置換手術導板
手術導板涉及的關鍵技術有：
1. 專業設計軟件。如用于種植規劃與導板設計的著名軟件SimPlant。它在生成牙列模型的基礎上，提供醫生確定種植體個數、排列方式、在牙槽骨中的方位與深度等規劃工具，并根據規劃自動生成導板。它既提供給醫生使用，更是專業制造商快速完成訂單的重要手段。
2. 導板材料。材料生物相容性是必須嚴加規定的指標，盡管不長期植入人體，但它與人體組織的創口和血液相接觸，嚴禁有害打印材料的使用。
3. 滅菌方式。根據我們的研究，高溫蒸汽滅菌會引起導板的變形。環氧乙烷滅菌需要一段時間去除殘留物。低溫等離子滅菌是最佳選擇。
(責任編輯：admin)
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