3D打印技术在骨科临床的应用(PPT)
三维打印技术在骨科医学中的应用
三维打印技术在骨科医学中的应用一、引言随着近年来科学技术的不断发展，三维打印技术也开始广泛应用于医疗领域。
在骨科医学中，三维打印技术不仅可以用于医学研究，还可以作为创新手段为患者带来更优质的治疗方案。
本文将重点探讨三维打印技术在骨科医学中的应用。
二、三维打印技术在骨科医学中的基本原理三维打印技术是一种分层制造技术，通常称为添加制造技术。
它通过数字化的三维模型，将物体逐层打印出来，最终实现对所需部件或产品的快速定制制造。
在骨科医学中，三维打印技术主要应用于骨组织模型制作，即将患者的骨骼CT图像数据导入到三维打印机软件中，经过处理后可以得到患者的骨骼三维模型。
三、三维打印技术在骨科医学中的应用1.手术前的预操作模型三维打印技术可以为手术提供一种预操作方案，医生可以在模型上进行手术操作演示，研究最佳的手术方案，提前解决手术中可能发生的问题，减少手术过程的风险和手术所需时间，提高手术成功率。
这种预操作模型在颅骨畸形等手术中应用广泛。
2.骨缺损修复三维打印技术可以定制化的铸造人造骨，为骨缺损修复提供了更优质的方案。
医生可以根据患者的病情和骨缺损的大小、形态、位置等数据来定制化打印出完美适合患者的人造骨，这种方法极大地缩短了治疗期，降低了治疗成本，也可以提高治疗效果。
3.骨折复位使用三维打印技术可以制作人工骨模型，模拟患者骨骼的情况，骨科医生可以在这个模型上模拟复位操作，通过试错，找到最佳解决方案，降低了患者以后受到其他影响的概率。
4.拔牙后的植入物定位在牙齿拔除后患者需要植入人工牙齿，但是植入物的位置选择对于治疗的效果有很大关系，三维打印技术可以通过数字模型优化实现患者植入物的定位，可以提高手术效果。
4.临床实例案例1：一名患者患有髋关节疾病，需要进行髋关节置换手术，但是由于病情复杂，手术难度大，传统的手术方案效果不佳，手术风险大。
医生使用三维打印技术制作了患者的详细三维模型，在模型上进行多次操作演示，研究最优手术方案，手术中可以更加顺利地完成手术操作，提高了手术的成功率。
3D打印技术在骨科临床教学中的应用
3D打印技术在骨科临床教学中的应用摘要：3D打印（3D Printing）又称快速成型（Rapid Prototyping，RP）技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等粘合材料通过逐层堆叠累积的方式制造三维实体的先进技术。
近年来，随着3D打印技术的成熟，价格的下降，其应用范围逐渐从工业领域扩展到医疗、教育等领域。
医学3D打印首先通过CT或MRI获取原始数据，经过软件处理后建立三维数字模型，根据临床需要，借助计算机辅助制造（Computer Aided Design，CAD）软件进行修改和应用设计，最终将数据输入到3D打印机完成打印。
随着医学图像技术的发展，3D打印技术率先在颅颌面和整形外科开展了临床应用并取得成功，一定程度上也促进了骨科医师将3D打印技术应用于临床工作中。
关键词：骨科；临床教学；3D打印技术引言3D打印技术起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。
3D打印是基于材料累加概念和叠层制造方法，在计算机的控制下，根据物体的CAD模型或CT等数据，通过材料的精确堆积制造原形的一种基于离散、堆积成型原理的数字化成型新技术，可自动而迅速地将设计思想转化为物理试验模型或直接制造零件，这样就可以制造出外形与结构等同于原形的、具有复杂空间结构的模型。
CT三维重建和快速成型技术的结合可制造出1：1等大的、高度仿真患者伤情的模型已成为现实，目前已经在临床上得到了初步的应用。
一、3D 打印模型特点和设备（一）、特点能帮助学生直观地理解颌骨病变及缺损的解剖部位，更明确地反映其三维空间关系；型和镜像模型所提供的三维结构可多视角观察、实体感强，可反复进行模型外科操作；更为直观地引入以咬合修复为目标的颌骨功能性重建理念；缩短学习过程、提高学习效率、激发了学生的积极性、能动性以及解决问题的能力，可使学生参与实际手术的设计，加强学生的学习兴趣，提高学生的创新能力。
（二）、设备3D 打印过程的关键设备是3D 打印机，它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要包括高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等，此外还涉及新型打印材料的开发、不同设备不同材料打印工艺的研究、产品创新设计等众多方面。
3D打印在骨折固定中的应用
3D打印在骨折固定中的应用
3D打印骨折固定的设计理念
3D打印骨折固定的设计理念
▪ 定制化设计
1.根据患者的具体骨折情况和解剖结构进行定制化设计，提高固定的准确性和适配性。 2.利用3D打印技术的高精度和复杂性，能够制造出传统方法难以实现的个性化固定装置。
▪ 生物相容性
1.选择生物相容性良好的打印材料和工艺，减少排异反应和感染风险。 2.通过3D打印制造具有生物活性的骨折固定装置，促进骨折愈合和组织再生。
▪ 培训与教育
1.加强医学教育，培养更多的骨科医生和工程师掌握3D打印技 术，提高技术应用水平。 2.开展公众科普宣传，提高患者对3D打印技术的认知度和接受 度，为技术的推广应用创造良好的社会环境。
未来展望与挑战
成本与效益
1.进一步降低3D打印技术的成本，提高其在骨折固定治疗中的 性价比，为更多患者提供可及的治疗方案。 2.开展卫生经济学研究，评估3D打印技术在骨折固定领域的经 济效益和社会效益，为未来推广提供依据。
3D打印在骨折固定中的应用
临床案例分析与评估
临床案例分析与评估
▪ 案例一：胫骨骨折固定
1.患者情况：中年女性，胫骨骨折，骨折类型为螺旋型骨折。 2.打印材料：选用生物可降解的聚乳酸材料，具有良好的生物 相容性和降解性。 3.固定方式：采用3D打印定制的个性化钢板进行固定，符合骨 折部位的解剖形态。
3D打印材料与生物相容性
▪ 提高3D打印材料的生物相容性
1.通过改变材料的表面结构或化学成分，可以提高3D打印材料 的生物相容性。 2.采用生物活性材料或添加生物因子，可以促进人体组织与3D 打印材料的融合和生长。 3.在3D打印过程中，优化工艺参数和后期处理方法，也可以提 高3D打印材料的生物相容性和固定效果。
D打印技术在医学中应用PPT课件
专业人才匮乏
目前缺乏具备D打印技术的专 业人才，需要加强人才培养和
引进。
04
D打印技术在医学的未来展望
D打印技术在医学领域的发展趋势
精细化制造
随着3D打印技术的不断进步，未来医 学领域的打印精度将更高，能够制造 出更精细的医疗设备和植入物。
生物相容性材料
个性化治疗
随着基因编辑和细胞培养技术的发展， 未来医学领域将更加注重个性化治疗， 3D打印技术将为个性化治疗提供更多 可能性。
药物3D打印
01
药物3D打印是一种将药 物粉末逐层堆积成三维 实体的制造技术。
02
通过药物3D打印，可以 制造出具有特定形状、 大小和释放速率的个性 化药物。
03
药物3D打印有助于提高 药物的疗效、降低副作 用和改善患者的用药体 验。
04
药物3D打印技术仍处于 研究阶段，需要进一步 的临床验证和法规审批。
D打印技术在医学中应用 PPT课件
• D打印技术概述 • D打印技术在医学领域的应用 • D打印技术在医学中的优势与挑战 • D打印技术在医学的未来展望
01
D打印技术概述
D打印技术的定义与原理
定义
D打印技术是一种增材制造技术 ，通过逐层堆积材料来构建三维 物体。
原理
D打印设备在计算机控制下，根 据三维模型的数据，将材料逐层 堆积，最终形成实物。
利用3D打印技术制造出高精度、高 质量的医疗器械，提高医疗设备的 可靠性和安全性。
THANKS
感谢观看
03
D打印技术在医学中的优势与挑战
D打印技术在医学中的优势
个性化定制
D打印技术可以根据患者的具体需求和生 理结构，定制出更加贴合患者需求的医疗
骨折修复的新技术D打印在骨科手术中的应用前景
骨折修复的新技术D打印在骨科手术中的应用前景骨折修复的新技术3D打印在骨科手术中的应用前景近年来，随着科技的不断进步和医学领域的发展，骨科手术修复的方法也不断创新。
其中，3D打印技术正逐渐成为骨科手术中的热门应用。
本文将探讨骨折修复的新技术3D打印在骨科手术中的应用前景，并分析其优点和局限性。
一、3D打印技术的介绍3D打印技术是指通过一系列的制造工艺，在计算机辅助设计的基础上，将可溶性材料层叠成三维结构，并将其逐渐固化，最终得到具有复杂形态的物体。
在骨科手术中，使用3D打印技术可以根据患者的具体情况，制作出个性化的骨折修复材料。
二、3D打印技术在骨科手术中的优势1. 个性化设计：传统的骨折修复材料通常是标准化生产，无法完全适应患者的个体差异。
而采用3D打印技术，可以根据每位患者的具体情况，进行个性化设计和制造，提供更加贴合患者骨骼形态的修复材料。
2. 更好的修复效果：通过3D打印技术，可以根据患者的骨折位置和严重程度，制作出更加精确、完整的修复模型，从而实现更好的修复效果。
与传统的修复材料相比，3D打印材料在形态和功能上更加接近真实骨骼，促进骨折的愈合和生长。
3. 缩短手术时间：在传统的手术中，外科医生需要将标准化的修复材料进行尺寸调整和改装，以适应患者的骨骼结构。
而采用3D打印技术，可以直接根据患者的数据制作出合适的修复材料，减少手术中的步骤和时间。
4. 减少感染风险：由于3D打印材料是根据患者的个体数据进行制造，可以实现精确贴合，减少材料与患者骨骼间的间隙。
这样可以降低感染的风险，提高手术的安全性。
三、3D打印技术在骨科手术中的局限性尽管3D打印技术在骨科手术中具有许多优势，但也存在一些局限性。
1. 制造成本高：由于3D打印技术需要使用特殊的设备和材料，制造过程相对较为复杂，导致制造成本相对较高。
这在一定程度上限制了3D打印技术在临床中的推广应用。
2. 时间成本较高：尽管3D打印过程在定制化方面具有优势，但由于需要较长的时间来制作和加工材料，这增加了手术的等待时间和治疗周期。
3D打印技术在医学中的应用 PPT课件
3D生物打印技术的应用
3D细胞打印主要有三方面的具体应用：
➢ 作为医学实验的研究工具。细胞打印的产品包括组织和器官两 类，细胞准确定位和培养之后，形成的结构具备生物特性，可以作 为很好的医学研究工具。
➢ 构建和修复组织器官。细胞打印成型组织和器官可以根据病体的 需要进行器官移植和修复。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
器官短缺已经成为一个全球性的难题。长久以来，医疗行业投 入了大量的资源进行研究以期解决移植器官不足的难题。而近期 3D打印肝脏、3D打印肾脏等医疗领域取得的突破，正让整个医疗 行业兴奋不已。生物器官的打印材料是组成器官的细胞，从打印头 里出来的不是无生命的物质，而是活细胞。
2020/5/20
3D生物打印技术的前景
3D生物打印发展空间巨大源于三方面的原因： ➢ 全球医疗领域的开支巨大，为3D打印技术提供了潜在的发展空间；
现今社会的存在一种健康危机，就是器官短缺。随着医学的不断 进步，我们的寿命较以前有了很大的延长。问题是，我们活的越久，我 们身体器官就越容易失灵，而当前，我们没有足够的器官来替换。有数 据表明，在过去十年里，需要移植器官的病人增加了一倍，但是，器官 移植手术并没有增加。
2020/5/20
3D生物打印技术的前景
➢ 3D打印技术以其快捷、准确性见长，以其个性化制造能力与病体 需求的差异性充分结合，在人工假体、人工组织器官的制造方面产 生巨大的推动效应；
我们知道， “3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速原型 制造 ”(Rapid Prototyping&Manufacturing)。它利用现代计算 机技术，采用材料累加新成型原理，直接由CAD等数据打印自称 三维实体模型。
3D打印技术在骨科领域的研究进展
了用于生物材料快速成型的 ３ Ｄ打 印设备 ，正式将 ３ Ｄ打印技术引入到生命科学领域。
１ ． ２ 概 念及 原 理
骨盆及颅颌面中应用 ３ Ｄ打印技术 。 如邓爱文 。 在
Байду номын сангаас
髋 臼骨折术 中，采用 ３ Ｄ技术打印患者仿真骨盆模 型， 在腹腔镜辅助下行 复位 内固定术 ， 手术取得了
成功。３ Ｄ打印技术截骨矫形 中也有应用 ， 在肱骨远 端骨折 畸形愈合 的治疗 中应用个性化截骨矫形模 板， 可 以精确地指导截骨的大小和角度【 ｌ １ １ 。将 ３ Ｄ导
取 得 了 良好 的重建 效果 ［ １ ３ ］ 。
坐标方 向逐层堆积 ， 形成三维实１ 本 【 ” 。
２ ３ Ｄ打 印技术在 骨 科各邻 域 中 的应用 ２ ． １ 初 级阶段 ： 制作 实体 模 型
２ ． ２ 中级 阶段 ： 内置物及 假体 的 个性化 治疗
目前临床 中使用的 内置物及假体均为标准规 格， 甚至有部分 内置物及假体并不是按亚洲人的骨
１ ． １ 起 源
提高手术操作 的准确性 ， 节省手术时间 ， 降低手术 风险 ； 并且在术前便于与患者沟通 ， 可以让患者清
楚、 方便 的了解手术 的方式方法 ， 利于患者理解手
术的难度及风险。这一阶段技术 已较成熟 ， 目 前在 临床应用 已较普遍 。如在腰椎多节段峡部嘲 、 脊柱畸 形［ ３ １ 、 髋关节严重畸形 ， 全髋关节置换术 、 髋关节翻
目前 ，在医学领域各个学科都能见到 ３ Ｄ打印
技术 的应用 ， 其已从简单的塑料模型制造发展到可 以打印组织 、 器官模型 ， 内植入物 、 假体， 甚 至可以 打印出具有生物活性的肌 肉、 骨骼等组织。由于 ３ Ｄ
骨科3D打印技术的应用
骨科3D打印技术的应用在医疗领域，随着3D打印技术的不断发展，越来越多的医疗机构开始尝试将这项技术应用于临床治疗。
骨科3D打印技术可以为患者提供更为准确和个性化的治疗方案，同时也能够减少手术风险。
下文将从骨科3D打印技术的特点、应用以及未来展望三个方面来阐述这项技术的重要性。
一、骨科3D打印技术的特点骨科3D打印技术是一种基于患者个体化的治疗方式，它可以根据患者的具体情况打印出量身定制的人工假体或者手术导板。
相对于传统的手术导板，3D打印制造的导板可以更加准确地贴合患者的骨头，从而减少手术中误差的出现。
此外，骨科3D打印技术还可以打印出人工骨质材料，这些材料可以用于植入骨髓空洞中，帮助骨骼恢复稳定。
同时，这些人工骨质材料具备可降解的特性，可以逐渐被人体吸收，不用再进行二次手术。
二、骨科3D打印技术的应用当前，骨科3D打印技术主要被应用于以下方面：1. 手术导板制造：3D打印技术可以按照患者的骨骼形貌和病情需求打印出手术导板，这些导板可以帮助外科医生在手术过程中更加准确地进行切割和安置人工物。
2. 人工假体生产：骨科疾病和创伤往往需要患者进行人工假体置换治疗。
3D打印技术可以根据患者的具体情况打印出量身定制的人工假体，最大限度地减少人工假体的不适应症状。
3. 人工骨材料制造：3D打印技术可以生产出设计独特、质量可控的人工骨骼材料，这些材料可以用于修补创伤和缺损的骨骼。
三、未来展望随着3D打印技术不断发展，骨科3D打印技术也将会有新的应用和发展。
1. 智能手术导板：目前，3D打印技术可以根据患者的具体情况打印出手术导板。
相信在未来，手术导板将会更加智能化，能够通过人工智能和大数据分析，更加准确地支持外科医生进行手术操作。
2. 骨材料更加个性化：3D打印技术可以让医生更加准确地制定治疗方案，同时也可以让患者更加个性化地选择治疗方式。
在未来，这项技术将会更加成熟，打印出的骨材料将会更加符合患者的身体情况，从而让治疗效果更加显著。
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2013年我科在湖南省内首次将3D打印技术应用于临床并获得理想临床效 果——目前已从单纯的模型打印，扩展到手术导板、金属打印应用方面。
2014年我院成立湖南省长沙市3D打印临床应用研究所，为3D打印技术在骨 科的临床应用提供了研究平台。
目前应用3D打印技术已辅助完成相关手术700余例
3D模型的应用
计算患侧胫骨远端外旋畸形角度+模拟截骨矫 形----3D打印旋转截骨导板
术中矫形情况及术后X线片：外旋角度基本纠正
术后1月随访 外形及功能满意
CASE 9
感染关节中的应用
传统方法
基于3D打印技术的SPACE
提取原假体数据制成模具
模具制成的 SPACE
比较
3D个性化内置物
CASE 10
术后情况：截骨导板可提高截骨精度，获得 更好的下肢力线
ASE 6
male 30岁车祸伤 双侧耻骨上下肢、骶骨骨折 （改良Tile AO Muller 分型 C1.3型）
术前设计导板
Crowl AC．Kahler DM．Closed reduction and pemutaneous fixation of anterior colomn aeetabular fractures[J 1．Comput Aided Surg， 2002，7 (3)：169—178． 李明，徐荣明，校佰平，等．髋臼前柱髓内螺 钉固定的解剖影像学 研究及临床意义[J]．中华 创伤杂志，2009，25(1)：15—19．
2012，10(895765)：1-6.
存活时间 7.5-12年
计算机模拟C7椎体全切
模拟复位后， 设计个性化人 工椎体及人工 椎板并设计椎 弓根钉钉道
脊柱不稳 神经受损 放疗无效
需手术
逆向工程软件
➢将椎板及椎体设计成孔隙结构 ➢椎体的螺钉为锁定结构
术中应用导板置钉
术中假体使用情况
使用导航模板置 钉精准度提高
CASE 1
Female，16y高处坠落伤：骨盆骨折（C1.2），右 股骨干粉碎性骨折（C1），右胫骨Pilon骨折 （C3）、右腓骨骨折 （B2），腰1压缩性骨折
术后 影像 资料
术后半年随访影像学资料
CASE 2
Male 43岁高处坠落伤 右胫骨平台骨折 SchatzkerⅥ型
在模型的基础上设计个性化的内固定
Male 53岁 C7椎体及附件破坏----孤立性浆细胞瘤
C5-7前方软 组织影增宽
支持浆细胞瘤
C7椎体及附件破坏、 椎体明显塌陷伴前 脱位
T1WI
T2WI
增强
轴位
病变组织明显强化、椎管内占位
Fletcher C D，Unni K K，Mertens F.World Health Organization classification of tumour： 少见
打印技术在骨科临床的应用
长沙市第三医院骨科
雷青
3D打印概念和原理
概念
又称为增材制造（additivemanufacturing AM）， 是一种以数字模型文件为基础，粉末状塑料或金属 等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的 技术，无需传统加工机床和模具。
打印技术: 一场悄然兴起的工业革命
3D打印技术的发展
术中应用
术后影像
术后一年影像
术后一年CT提示： 髋臼骨长入良好
3D打印技术的优势
• 将医患之间的交流简单化 • 手术预演、缩短学习曲线 • 减少手术创伤、缩短手术时间 • 使手术更加精细化、减少手术并发症 • 疾病的治疗个性化、数字化 • 有利于患者恢复
谢谢 !
Thank you!
20世纪九 十年代
模型制作
手术辅 助工具
内植物
生物活 性材料
3D打印技术的应用
航空航天、医疗健康、汽车、 模具 制造、高等教育等行业
组织器官培育为未来研究重 要方向
3D打印技术在医学的应用
A. 模型制作 B. 假肢制作 C. 导板工具 D. 内植物（修补、填充或功能重建) E. 人体组织、器官
术中情况
术后情况
CASE 7
Female 60岁 双侧DDH（Crowe Ⅰ型）
R
L
DDH髋臼的解剖重建：髋臼真实中心位置 外展角及前倾角
术前设计确定 真臼和打磨方 向
双侧髋臼模 拟放置
R
L
CASE 8
55岁male ，术后外旋畸形+短缩畸形 ----旋转截骨导板
三维成像技术+逆向工程软件
Pathology and genetics of tumours of soft tissue and bone[M].Lyon：IARC Press，
2002 ：226-376
0.4-5/100000
Kilciksiz S，Karakoyun-Celik O，Agaoglu F Y，et al.A review for solitary plasmacytoma of bone and extramedullary plasmacytoma [J]. Scientific World Journal，
术后假体匹配良好
双侧椎动 脉完整
术后5个月，肿瘤无复发，骨融合良好
CASE 11
Female，70岁，右膝OA，内翻畸形，内侧平 台骨缺损,3D打印膝关节截骨导板和金属垫块
截骨导板 的使用
术中情况
金属垫块 的使用
术后影像
下肢力线满意
术后功能
CASE 12
male 65岁 右髋骨性关节炎
术后影像学资料 关节面平整
CASE 3
Male 45岁 Pilon骨折
传统接骨板
术后情况
辅助工具的应用
CASE 4
Male 46岁 颈椎后纵韧带骨化症
术前设计 导板进一步优化 术中情况
术后影像
CASE 5
TKA新型截骨导板的使用 术前X片
术中情况
传统导板
改良导板
术后验证:模拟截骨和实际截骨一致