作为近年来最新兴的材料技术之一,3D打印技术在骨科领域有了迅猛的发展。作为医学数字化技术的集中体现,以3D打印为核心的高精度手术方案设计和植入假体制作,将骨科带入了个体化、精准化、快速化的新时代,对于疑难病例的治疗、高难度手术的实现,有着莫大的帮助。而作为骨科分支的脊柱外科,3D打印技术又有哪些进展呢?
3D打印辅助下的脊柱内植入物制造
3D打印在脊柱外科中最重要的一项应用就是直接为患者「量身定做」脊柱内植入物,如椎弓根螺钉、椎间盘融合器等。
传统脊柱内固定物都是预先设定好尺寸与大小,内固定物可能并不「合身」。而3D打印技术可以术前采集患者的个体数据,通过选择性激光烧结技术(SLS)、选择性激光熔融技术(SLM)或电子束熔融技术,使钛合金、镍钛合金等金属粉末快速完全熔化,而后凝结和分层固化,形成致密金属内固定器械供应用。这些实时「打印」出来的脊柱内固定器械,除了能够很好地贴合患者的解剖结构外,在强度、刚度和弹性方面均可与传统内固定物相媲美。现阶段,已经有欧美公司制作的3D打印内固定材料获得了美国FDA的认证,并将逐步应用于临床;而国内也有公司和学者报道了3D打印脊柱内固定器械在临床的应用,并得到了国家食品药品监督管理总局的批准。
3D打印钉道导板辅助下的椎弓根螺钉植入
在脊柱外科手术中,如何安全有效地植入椎弓根螺钉,避免椎弓根螺钉对脊髓、神经根的损伤,是临床医生最为关心的问题之一。
随着3D打印技术的发展,钉道导板辅助下的椎弓根螺钉植入技术可以使手术并发症显著降低。该方法通过术前采集患者目标椎体的三维信息,运用3D打印技术重建脊柱三维模型,设计椎弓根螺钉的置入钉道,有效控制置钉的位置、方向及角度,从而提高置钉的准确性和成功率。对于脊柱侧弯患者而言,这一技术尤其适用,因为这类患者往往伴随有椎体的旋转或畸形,置钉位置多变,操作难度高。而根据术前建立的钉道辅助板,则可以有效避免这些问题。
3D打印下的术前手术方案预制
对于脊柱侧弯矫形、高位颈椎内固定等手术而言,详细的术前手术方案是必不可少的。既往脊柱外科医生仅能根据术前影像学资料「脑补」手术方案,但3D打印技术的出现,可以客观、立体、快速地复制出患者目标脊柱的1∶1实物模型,并可根据需要建立不同的剖面打印图,利于术者更直观地观察特定区域的解剖特点,制定精细化、个体化的手术方案,从而减少术中的潜在并发症。与此同时,术前模型的建立,还有利于年轻医生的学习和领悟,并可以在3D打印模型上进行预定手术的模拟操作,增加手术的熟练度,加速年轻医生的成长,具有显而易见的教学优势。
但目前3D打印技术也存在一些问题,诸如缺乏大规模的临床验证、制造成本过高、不利于基层医院开展等等。总体而言,3D打印技术是未来脊柱外科精细化、个性化发展的重要方向,具有广阔的应用前景,值得学习与关注。
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