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3D列印技術在成骨不全治療中的應用進展

來源 : 中國醫療設備雜誌2021年第6期
update : 2021/09/14
引言
3D 列印又稱增材製造,始於20 世紀末,是一種以數位模型檔為藍本,使用各種類型可黏合材料,基於光固化和紙層疊等技術來快速製作實體模型的新型手段[1]。3D 列印的產品有適應性強、交互性好、能快速成型等一系列優點[2],故在工業設計、建築工程、航空航太、醫療器械等領域已逐步得到推廣和應用。

2012 年11 月,蘇格蘭科學家最先報導利用人體細胞通過3D 印表機列印出人造肝臟組織,成為3D 列印技術進入組織工程領域的里程碑[3]。2019 年1 月,美國加州大學首次報導利用3D 列印技術,製造出模仿中樞神經系統結構的脊髓支架,裝載神經幹細胞後將其植入脊髓嚴重受損的大鼠脊柱內,實現其運動功能的恢復,這是3D 列印技術在神經外科的重大突破[4]。

當前3D 列印技術在臨床尤其是骨科領域的應用出現井噴式發展[5],主要可分為製作等比實物模型、手術器材和內置物等幾個方向[6]。以成骨不全為典型的骨病治療或可與3D 列印技術緊密聯繫。

1 3D列印應用于成骨不全治療的病理背景
成骨不全(Osteogenisis Imperfecta,OI)又稱脆骨症、原發性骨脆症等,是一種由於間充質組織發育不全、膠原形成障礙而造成的先天性結締組織疾病[7-8]。目前無根治OI 的方案,常採用物理矯治結合藥物治療對患者病情進行控制、減輕患者痛苦。藥物治療能有效降低骨折再發生的概率,但對已經形成的骨畸形沒有明顯效果,手術治療是提高成骨不全患者生活品質的不二途徑。對成骨不全患者的不同症狀需實施對症治療,而成骨不全患者自身的骨骼結構異常、骨密度偏低增加了手術難度和手術風險。考慮到3D 列印的產品具有精細化、個性化的特點[9],將3D 列印應用于成骨不全的治療有顯著的優勢。一方面,成骨不全患者骨骼結構異常,利用3D 列印的等比模型有利於醫生術前進行模擬,確定手術方案、熟悉手術操作,在臨床操作時規避損傷神經血管等微細結構,同時縮短手術時間,減輕患者術中痛苦以及術中所受輻射[10] ;另一方面,醫生可利用3D 列印製作的模型向患者講解病情,提前告知手術過程讓其做好心理準備,這種醫患溝通[11] 的過程有利於減少因患者缺少對病情的正確認知產生的醫患矛盾,提升患者的滿意度...完整資訊