3D打印技术在骨科临床的应用(经典)
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打印生物陶瓷 骨科案例
3d打印生物陶瓷骨科案例
3D打印生物陶瓷在骨科领域的应用是一项创新技术，可以为患者提供个性化、精准的医疗解决方案。
以下是一些3D打印生物陶瓷在骨科的实际应用案例：
1.定制骨植入物：利用3D打印技术，可以根据患者的骨骼结构
和损伤情况，设计并制造个性化的骨植入物。
这些植入物可以
在手术前精确匹配患者的骨骼，提供更好的贴合性和稳定性。
2.髋关节置换：在髋关节置换手术中，通过3D打印技术制造的
陶瓷部件可以替代传统的金属或塑料部件。
生物陶瓷具有生物
相容性好、耐磨损、抗腐蚀等优点，可以减少患者对金属过敏
或其他并发症的风险。
3.颌面外科手术：在颌面外科手术中，3D打印生物陶瓷可以用
于制作颌骨植入物、面部骨切割模板等。
这有助于提高手术的
准确性和成功率，减少手术时间。
4.脊柱手术：在脊柱手术中，3D打印生物陶瓷可用于制造椎间
盘替代物、脊柱植入物等。
个性化的设计可以更好地适应患者
的脊柱结构，提高手术效果。
5.复杂骨折修复：针对复杂的骨折情况，特别是那些需要进行精
密植入物的情况，3D打印生物陶瓷可以提供高度定制化的解决
方案。
这有助于恢复骨折部位的正常结构和功能。
需要注意的是，尽管3D打印生物陶瓷在骨科应用中显示出巨大的潜力，但在实际应用中仍需要面对一些挑战，例如材料的生物相容性、
打印精度、工程性能等方面的优化。
随着技术的进步和研究的深入，这些问题有望逐渐得到解决。
(优质课件)3D打印在骨科中的应用
机打印出人造肝脏组织。
• 目前，3D打印技术已在工业、建筑、汽车、航空航天、口 腔科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支 以及其他领域都有所应用。
4
• 国内外骨科早期采用3D打印技术主要用于等比例骨折实体模型的打印 （早期称之为RP技术）。辅助骨折复位、内固定选择、内固定模拟复 位、确定螺钉长度及置入角度，实现了真正意义上的治疗方案个体化
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3D打印局限
• 材料的限制：虽然目前可以实现塑料、某些金属或者陶瓷 打印，但打印的材料都是比较昂贵和稀缺的，尚无法支持
各种材料、特别是生物材料的打印；材料的力学性能也是 目前研究的热点和要点。
• 加快3D生物打印研究与开发：除了研制适合3D打印的生
物ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ料和“墨水”外，还要研究细胞和生长因子与材料复
• 第 3 步：DICOM 转换 STL（Standard Tessellation Language ）格式图像。STL 格式是 3D 打印机识别的格式。
• 第 4 步：3D 打印过程。
8
• 在医学中，图像通常来源于CT扫描。CT扫描产生的DICOM 数据（Digital Imaging and Communications inMedicine医学 数字成像和通信）经过计算机处理后得到三维数据
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术前模型截骨长度测量
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术前模型模拟截骨
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术前模型截骨后效果
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术前模型截骨后测量
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术前桡骨小头模拟置换效果
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术中截下的骨头
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术中置换完成图片
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术后透视
3D打印技术在骨科修复领域的应用研究
3D打印技术在骨科修复领域的应用研究摘要：随着科技的不断进步，3D打印技术在骨科修复领域的应用也逐渐受到关注。
本文将探讨3D打印技术在骨科修复领域的各个方面的应用及其研究进展，并介绍其在骨科修复领域中的优势和局限性。
1. 引言骨科修复是一门关于骨骼和关节疾病治疗和修复的医疗领域。
传统的骨科修复手术通常需要依赖手工制作的骨模型和外科器械，这一过程通常耗时且存在风险。
然而，3D打印技术的出现为骨科修复带来了新的希望。
2. 3D打印技术在骨科修复领域的应用2.1 骨模型制作传统的骨模型制作需要花费大量时间和人力，而且造模的精确度受到技术和材料的限制。
而利用3D打印技术，我们可以根据患者的CT或MRI扫描数据，精确地快速制作出与患者骨骼结构相符合的骨模型，为骨科医生提供更加准确的手术计划。
2.2 骨修复器械制造3D打印技术的一大优势就是可以根据患者的骨骼结构打印出个性化的骨修复器械。
传统的骨植入物可能会出现不合适或不舒适的情况，而个性化的3D打印植入物可以更好地适应患者的骨骼形态，减少手术风险和并发症的发生。
2.3 骨细胞外基质修复骨细胞外基质是骨组织构成的重要部分，它在骨修复中发挥着重要作用。
利用3D打印技术，我们可以打印出具有高度生物相容性和类似骨细胞外基质结构的材料，用于骨细胞培养和骨组织工程的研究。
2.4 骨缺损修复骨缺损是骨科修复领域的常见问题，传统的修复方法通常需要植入异体骨或自体骨移植，但这些方法存在供体和排斥的问题。
而通过3D打印技术，我们可以根据患者的骨骼结构和缺损部位，打印出可定制的骨植入物，从而实现个体化的骨缺损修复。
3. 3D打印技术在骨科修复领域的优势和局限性3.1 优势3D打印技术可以根据患者个体特征打印出个性化的骨修复器械和骨模型，提高手术的精确度和成功率。
此外，3D打印技术可以大幅度缩短传统制造的时间，从而加快骨科修复手术的进展。
3.2 局限性虽然3D打印技术在骨科修复领域有诸多优势，但仍存在一些局限性。
医学三维打印技术在骨科手术中的应用
医学三维打印技术在骨科手术中的应用随着科技的不断发展，医学也逐渐得到了改善和完善。
医学三维打印技术作为其中的一项技术，已经逐渐被应用到各个医学领域，包括骨科手术中。
本文将探讨医学三维打印技术在骨科手术中的应用。
一、医学三维打印技术的基础知识医学三维打印技术是一种将医学图像转化为物理模型的技术。
这项技术利用数字图像数据，借助计算机软件逐层加工，通过雕刻机、打印机等加工设备，将数字图像转化为真实的物理模型。
这样的物理模型可以帮助医生更加清晰和准确地了解患者的病情，从而做出更好的治疗计划。
二、医学三维打印技术在骨科手术中的应用主要包括以下几个方面：1. 制作辅助手术器械医学三维打印技术可以根据患者的具体情况制作出特定形状的手术器械，使手术更精准，同时也能够减少手术损伤风险。
比如，在植入人工关节时，医生可以通过医学三维打印技术打印出特定形状的手术模板，用来引导手术，使得植入的人工关节更加精准。
2. 制作骨模型医学三维打印技术可以将患者的 CT 或 MRI 图像重新构建为三维物理模型，医生可以通过这些物理模型来更加真实地了解患者的病情，同时为手术预备提供更加准确的参考。
在骨科手术中，医生可以通过医学三维打印技术制作出骨模型，用来模拟手术切开、骨缝合等手术操作，从而更加贴近实际操作场景，提高手术成功的几率。
3. 制作骨移植板骨移植板是指医生将一条健康的骨头植入到患者体内，用以修复骨折、切口等处的骨骼损伤。
医学三维打印技术可以将患者受损骨骼的 CT 或 MRI 图像转变为三维物理模型，再根据需求打印出特定形状的骨移植板，利用这种方法可以更加精准地修复骨骼损伤。
三、医学三维打印技术在骨科手术中的意义医学三维打印技术在骨科手术中的应用意义十分重要。
与传统手术相比，医学三维打印技术可以为医生提供更加准确、真实的患者情况，使得医生能够更加准确判断手术风险，更好地制定治疗方案。
同时，医学三维打印技术可以为手术提供更加准确的导航，利用三维物理模型可以让医生更加精准地完成手术，从而提高手术顺利进行的几率。
3D打印技术在骨科手术中的应用
3D打印技术在骨科手术中的应用一、引言随着科技的不断发展和现代医学的进步，3D打印技术逐渐进入了各个领域。
其中，在骨科手术中的应用正日益受到医疗界的关注和重视。
本文将就3D打印技术在骨科手术中的应用进行探讨和讲解。
二、3D打印技术概述1. 3D打印技术的定义和原理3D打印技术，又称为增材制造技术，是一种将数字设计模型直接打印实体物体的技术。
其原理主要基于堆积原型制造（Rapid Prototyping, RP）和计算机辅助设计（CAD）技术。
2. 3D打印技术的分类根据打印材料的不同，3D打印技术可分为光固化型、熔融沉积型、粉末烧结型等多种类型。
在骨科手术中，常用的是粉末烧结型的3D打印技术。
三、3D打印技术在骨科手术中的应用1. 骨模型的制作在骨科手术前，医生可以使用3D打印技术制作患者个性化的骨模型。
通过从CT或MRI扫描数据中提取相关信息，利用3D打印技术可以制作出精细的骨模型，帮助医生进行手术前的术前规划和仿真操作，提高手术效果和减少手术风险。
2. 针钢导板的定制针钢导板是骨科手术中常用的一种辅助工具，用于指导手术器械的位置和方向。
传统制作针钢导板需要医生根据患者的骨骼结构手工制作，费时费力。
而通过3D打印技术，可以根据患者骨骼结构的数字化数据，制作出符合患者个体差异的定制化针钢导板，提高手术的准确性和安全性。
3. 骨修复植入物的制作在骨科手术中，骨修复植入物的设计和制作一直是一个难题。
传统的植入物制作多使用标准化产品，不能完全满足患者个体化的需求。
而借助3D打印技术，可以根据患者的骨骼结构和损伤程度制作出个性化的骨修复植入物，提高植入物的适配性和生物相容性。
四、3D打印技术在骨科手术中的优势1. 个性化治疗3D打印技术可以根据患者个体差异制作出个性化的骨模型、针钢导板和骨修复植入物，实现精准治疗。
2. 手术准确性借助3D打印技术，医生可以提前进行术前规划和仿真操作，减少手术中的操作风险，提高手术的准确性。
骨科医疗中的3D打印技术研究
骨科医疗中的3D打印技术研究随着科技的不断发展，3D打印技术已经逐渐应用于医疗领域，特别是在骨科医疗方面，3D打印技术的出现，为医生提供了更为精确和安全的手术方案，为患者提供了更为可靠和有效的治疗方案。
一、3D打印技术在骨科医疗中的应用骨科医疗是3D打印技术的主要应用领域之一，主要包括以下几个方面：1. 模型制作：3D打印技术可以将患者的骨骼CT影像数据转化成三维模型，为医生提供精确的解剖信息，以便于手术的规划和操作。
2. 手术导航：基于3D打印的模型，医生可以进行虚拟手术操作和模拟手术方案，为手术提供更为精确和安全的指导。
3. 假体制作：通过3D打印技术，可以制作出符合患者骨骼结构的假体，提高假体的贴合度和稳固性，减少手术风险。
4. 矫形器制作：根据患者骨骼CT影像数据，通过3D打印技术制作矫形器，可以提高矫形器的精度和适配性，使治疗更加有效。
二、3D打印技术在骨科医疗中的优势1. 提高手术精度：通过3D打印技术，医生可以根据患者的骨骼CT影像数据制作出精确的模型，为手术提供精确的规划和操作指导，减少错误操作和手术风险。
2. 提高治疗效果：通过3D打印技术制作出符合患者骨骼结构的假体和矫形器，可以提高假体的贴合度和稳固性，减少假体松动等不适应现象的发生，同时，又可以有效治疗骨折和关节疾病等病症。
3. 缩短手术时间：通过3D打印技术，医生可以进行虚拟手术操作和模拟手术方案，提高手术的精度，减少手术时间和手术风险。
4. 提高患者体验：通过3D打印技术，制作出符合患者骨骼结构的假体和矫形器，可以提高患者的治疗效果和舒适感，减少患者的痛苦和不适感。
三、3D打印技术在骨科医疗中的发展趋势1. 应用扩大化：随着3D打印技术的不断发展和成熟，其在骨科医疗领域的应用将会逐渐扩大化，不仅仅局限于骨折和关节疾病等治疗方案，也将会扩展到骨肿瘤等更为复杂和多样化的疾病治疗领域。
2. 精准化：随着科技的不断进步和3D打印技术的不断发展，其在骨科医疗领域的应用也将逐步实现“个性化治疗”，即根据患者的身体特点和病情进行个性化的治疗方案制定和操作，提高治疗和手术的精准度和有效性。
3D打印在骨科的应用
计算机辅助三维重建
计算机模拟手术方案设计
3D打印制作个性化导航模板
术中股骨截骨定位
术中胫骨截骨定位
术后复查
谢谢聆听
术前测量3D打印1:1髋关节模型
利用3D打印制作1:1模型
假性髋臼
真性髋臼髓腔直径1.2cm术 Nhomakorabea安置髋臼假体
术后复查
实例应用（三）
右侧髋关节置换术后假体松动
患者64岁男性，因“右侧全髋置换 术后12年，右髋关节疼痛、活动障碍2年 ”入院。体查：左髋后外侧见长约25cm 弧形手术疤痕，左髋部无明显肿胀，局 部轻叩痛，左下肢轴向叩击痛阴性，左 髋关节屈曲0°至90°，后伸0°至5°， 外展0°至20°，内收0°；右髋部无明 显肿胀，局部压叩痛明显，右下肢轴向 叩击痛阳性，右髋关节屈曲0°至80°， 后伸0°，外展0°至10°，内收0°，右 下肢较对侧短缩约1cm，双足趾活动可 感觉、血运可。 入院后行X线检查示：右侧髋关节置 换术后，假体松动
术前对比二维影像学资料和实物模型，发现在二维资 料上只能发现2颗螺钉，而3D实物模型上有4颗螺钉。
术前观察模型上假体与股骨髓腔的贴合度 ，预估假体取出的难度
术后取出的假体，螺钉，与3D打印出的 实物模型高度匹配。
3D打印技术打印出1:1的实物物模型， 为此次手术提供了明确的手术方案，避免 了通过二维影响学资料观察不到的手术陷 阱，对手术中可能遇到的困难提前做好相 应的准备，明显缩短了手术时间，提高了 手术质量，为患者的术后恢复打下了良好 的基础。
1的实物物模型为此次手术提供了明确的手术方案避免了通过二维影响学资料观察不到的手术陷阱对手术中可能遇到的困难提前做好相应的准备明显缩短了手术时间提高了手术质量为患者的术后恢复打下了良好的基础
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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
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
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
术后情况：截骨导板可提高截骨精度，获得 更好的下肢力线
CASE 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．
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
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!
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 Fra bibliotek胫骨平台骨折 SchatzkerⅥ型
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，
在模型的基础上设计个性化的内固定
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
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
CASE 10
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