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開啟精準(zhǔn)醫(yī)療:3D打印技術(shù)在骨關(guān)節(jié)外科手術(shù)中的應(yīng)用

時(shí)間:2024-04-02 09:47 來(lái)源:新民晚報(bào) 作者:admin 閱讀:
       隨著科技的進(jìn)步,3D打印技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域的重要工具之一,正逐步滲透進(jìn)醫(yī)療領(lǐng)域的各個(gè)分支,尤其是在骨關(guān)節(jié)外科領(lǐng)域,3D打印技術(shù)顯示出了巨大的潛力和廣闊的應(yīng)用前景。同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科、骨關(guān)節(jié)外科中心主治醫(yī)師張錦程帶來(lái)關(guān)于3D打印技術(shù)對(duì)患者治療和醫(yī)療服務(wù)的影響及具體應(yīng)用的介紹。


      3D打印技術(shù),也稱為增材制造技術(shù),是一種根據(jù)數(shù)字模型文件的快速原型制造技術(shù),它能夠?qū)⑷S計(jì)算機(jī)模型直接轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型,用可塑性材料或金屬粉末等特定材料,通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造三維物體,這種技術(shù)可以制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品,而無(wú)需使用傳統(tǒng)的切削、雕刻等去除材料的方法。使3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)的減材制造工藝相比,具有設(shè)計(jì)靈活、速度快、成本低和能夠制造復(fù)雜形狀產(chǎn)品等顯著優(yōu)點(diǎn)。

3D打印技術(shù)在骨關(guān)節(jié)外科中的應(yīng)用
預(yù)手術(shù)規(guī)劃:在骨關(guān)節(jié)手術(shù)中,精確的預(yù)手術(shù)規(guī)劃至關(guān)重要。通過(guò)3D打印技術(shù),醫(yī)生可以根據(jù)患者的CT掃描數(shù)據(jù),制作出準(zhǔn)確的骨骼模型。這些模型不僅可以幫助外科醫(yī)生更好地理解病變部位的解剖結(jié)構(gòu),還可以用于模擬手術(shù)過(guò)程,從而增加手術(shù)的成功率,并縮短手術(shù)時(shí)間。這樣的模型不僅能幫助醫(yī)生更好地計(jì)劃手術(shù)策略,還可以用于醫(yī)生和患者之間的交流,幫助患者更直觀地理解自身的疾病情況和手術(shù)過(guò)程。

手術(shù)導(dǎo)板的定制:在復(fù)雜骨折或骨缺損的修復(fù)手術(shù)中,確保植入物與骨骼的精確對(duì)接至關(guān)重要。3D打印技術(shù)可以用來(lái)設(shè)計(jì)和制作手術(shù)導(dǎo)板,這些導(dǎo)板能夠指導(dǎo)外科醫(yī)生進(jìn)行精確的切割和鉆孔,從而提升手術(shù)的精準(zhǔn)度,縮短手術(shù)時(shí)間,并降低并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。

定制人工假體及植入物:傳統(tǒng)的關(guān)節(jié)置換術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)化的假體,這些假體往往無(wú)法完美貼合每個(gè)患者的骨骼結(jié)構(gòu),且某些情況下患者的骨缺損或疾病復(fù)雜多變,傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化植入物往往無(wú)法滿足治療需求。利用3D打印技術(shù),醫(yī)生可以根據(jù)患者具體的解剖特征定制個(gè)性化植入物。這種個(gè)性化的植入物能更好地與患者自身的骨骼相配合,提供更好的生物力學(xué)匹配和更高的安全性,提高手術(shù)的成效和患者的舒適度。

生物打印和組織工程:對(duì)于復(fù)雜骨折或骨缺損,傳統(tǒng)治療方法可能無(wú)法提供最佳結(jié)果。3D打印技術(shù)能夠根據(jù)患者的具體情況打印出相應(yīng)的骨骼或支架結(jié)構(gòu),使得骨折修復(fù)或骨缺損填補(bǔ)更為精準(zhǔn)和有效。更進(jìn)一步的應(yīng)用是通過(guò)3D生物打印技術(shù),可以打印含有活細(xì)胞的生物材料,用于修復(fù)或再生受損的骨組織。這種技術(shù)目前還在初級(jí)階段,但未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)完全的組織工程,從根本上解決組織損傷和器官缺失的問(wèn)題。

教育與培訓(xùn):3D打印的骨模型不僅可以用于手術(shù)規(guī)劃與模擬,還可以作為醫(yī)學(xué)教育和外科醫(yī)生培訓(xùn)的工具。這些模型可以幫助學(xué)生和實(shí)習(xí)醫(yī)生理解復(fù)雜的骨骼解剖,進(jìn)而在模型上進(jìn)行操作練習(xí),從而積累經(jīng)驗(yàn),提供了比傳統(tǒng)教學(xué)更加真實(shí)、互動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn),有助于未來(lái)醫(yī)生的培養(yǎng)和手術(shù)技能的提高。


3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
  • 提高手術(shù)精確性:由于3D打印技術(shù)能夠基于患者個(gè)體的具體數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建模型和植入物,這大大提高了手術(shù)規(guī)劃的精確性,降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
  • 縮短手術(shù)時(shí)間:預(yù)先制作的模型和植入物可以減少手術(shù)中的試錯(cuò)時(shí)間,醫(yī)生可以事先熟悉患者的解剖結(jié)構(gòu),減少術(shù)中的不確定性,從而縮短總體的手術(shù)時(shí)間。
  • 增加患者舒適度:定制化的植入物能夠更好地融合到患者體內(nèi),減少異物感,提高患者術(shù)后恢復(fù)的舒適度。
  • 減少手術(shù)創(chuàng)傷:使用3D打印技術(shù),外科醫(yī)生可以更加精確地定位手術(shù)區(qū)域,從而盡量減少對(duì)周圍組織的損傷,減輕手術(shù)創(chuàng)傷。


3D打印技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
盡管3D打印技術(shù)在骨關(guān)節(jié)外科手術(shù)中顯示出巨大前景,但仍然面臨一些挑戰(zhàn)和限制:
  • 材料問(wèn)題:目前可用于3D打印的生物相容材料有限,并且這些材料的生物力學(xué)性能尚不能完全滿足臨床需求。
  • 成本問(wèn)題:3D打印設(shè)備和材料的成本較高,這可能會(huì)影響其在臨床中的普及程度。
  • 法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn):目前對(duì)于3D打印醫(yī)療產(chǎn)品的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)尚不完善,這給臨床應(yīng)用和市場(chǎng)推廣帶來(lái)了一定難度。
  • 技術(shù)門檻:醫(yī)生和工程師需要熟悉3D打印技術(shù)和相關(guān)軟件,這需要專門的培訓(xùn)和學(xué)習(xí),增加了技術(shù)應(yīng)用的難度。


3D打印技術(shù)為骨關(guān)節(jié)外科手術(shù)提供了新的方向和工具,從個(gè)性化植入物的制造到手術(shù)導(dǎo)板的定制,從骨骼模型的打印到生物打印和組織工程,其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大。通過(guò)精確、個(gè)性化的醫(yī)療解決方案,3D打印技術(shù)不僅可以改善手術(shù)結(jié)果,而且還能提升患者的生活質(zhì)量。隨著技術(shù)的進(jìn)步、成本的降低以及相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的完善,預(yù)計(jì)未來(lái)這項(xiàng)技術(shù)會(huì)在醫(yī)療領(lǐng)域,尤其是在骨關(guān)節(jié)外科手術(shù)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,預(yù)示著醫(yī)療領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的新趨勢(shì)。

資料:同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院

(責(zé)任編輯:admin)

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