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‘ror体育’分析3D打印技术在足踝外科中的应用价值

产品时间:2021-06-25 00:09

简要描述:

概要3D打印机技术应用于足踝外科领域具备较慢、个体化、直观、可操作性强劲等优点。应用于3D打印机技术制作的足踝矫形器能构建个体化化疗,并延长制作时间;术前制取骨骼3D打印机模型和导向模型可增加手术可玩性和术中投影次数,强化手术精确性;术前应用于3D打印机技术制取个体化骨片和假体,可实现较好的给定。该文就3D打印机技术在足踝外科的应用于价值不作一综述。 足踝部具备骨骼及关节数量多、形态简单、体积小等特点,故该部位的后遗症就诊仍然是骨科领域的难题之一。...

详细介绍
本文摘要:概要3D打印机技术应用于足踝外科领域具备较慢、个体化、直观、可操作性强劲等优点。应用于3D打印机技术制作的足踝矫形器能构建个体化化疗,并延长制作时间;术前制取骨骼3D打印机模型和导向模型可增加手术可玩性和术中投影次数,强化手术精确性;术前应用于3D打印机技术制取个体化骨片和假体,可实现较好的给定。该文就3D打印机技术在足踝外科的应用于价值不作一综述。 足踝部具备骨骼及关节数量多、形态简单、体积小等特点,故该部位的后遗症就诊仍然是骨科领域的难题之一。

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概要3D打印机技术应用于足踝外科领域具备较慢、个体化、直观、可操作性强劲等优点。应用于3D打印机技术制作的足踝矫形器能构建个体化化疗,并延长制作时间;术前制取骨骼3D打印机模型和导向模型可增加手术可玩性和术中投影次数,强化手术精确性;术前应用于3D打印机技术制取个体化骨片和假体,可实现较好的给定。该文就3D打印机技术在足踝外科的应用于价值不作一综述。

足踝部具备骨骼及关节数量多、形态简单、体积小等特点,故该部位的后遗症就诊仍然是骨科领域的难题之一。随着计算机技术的飞速发展,3D打印机技术应运而生。

借助3D打印机技术较慢、个体化的优势,一些足踝部位研究难题以求突破。本文就3D打印机技术在足踝外科领域的应用于现状不作一综述。

1.3D打印机技术阐述广义的3D打印机技术又称较慢成型技术,是一种以数字模型为基础,在计算机控制下以逐级打印机的方式结构物体的技术。利用此技术可结构出有给定几何形状的物体。

自Hull等在1986年生产了第一台3D打印机以来,此项技术早已过30年的发展。转入21世纪后,由于计算机技术的很快升级,3D打印机的效率、性能获得了突飞猛进的变革,其产量、销量飞速下跌,价格大幅减少,甚至经常出现了仅有具备基本的家用3D打印机。如今更加多功能强劲的新式3D打印机技术也在不断涌现,这些新型3D打印机可打印机更加多有所不同材料、有所不同市场需求的物品。

3D打印机技术的发展使3D打印机的应用于更加普遍,各行业都开始挖出3D打印机在本领域的应用于价值。2.3D打印机的步骤与方法3D打印机主要分成3个步骤。第一步是在计算机上展开3D设计,即先创建3D模型,再行将3D模型展开分区或切片,使之需要被3D打印机辨识;第二步由打印机已完成,即加载3D模型的分区或切片数据并打印,然后将这些分区或切片利用各种方式黏合出一整体;第三步将第二步打印机出有的实体展开再行加工,使之更加符合实际市场需求,从而已完成整个打印机过程。在临床医学领域,现代影像学技术如多排螺旋CT及MRI等检查可以为3D打印机获取制作模型的形态学参数。

随着临床上这些检查在的逐步常规化,3D打印机在医学领域也开始有了应用于的空间。目前应用于在医学方面的3D打印机技术主要有选择性激光工件、熔融沉积造型、多燃烧室成型技术和立体印刷术等四种。

选择性激光工件技术是会用激光束在热塑性薄片上展开选择性切割成,由此将CT或MRI的每层图像做成热塑性薄片;然后将这些薄片层叠工件,构成3D模型。该技术生产出有的模型有几何精度高的优点,而其劣势;但是,高昂的成本和坚硬的表面,使之实用性较低。

熔融沉积造型技术指将熔融的材料分层塑型、凝结。这种方法可使有所不同的的组织使用有所不同材料制作,各解剖学结构可分别用有所不同颜色、类型的材料做成报以区分。

所制模型几何精度及表面质量较高,但耗时较长,做成模型耗时平均24小时。作为最先经常出现的3D打印机技术,立体印刷术在医学领域仍更为常用。

它的原理是让必须成型的液态光敏树脂在激光起到下选择性地再次发生聚合反应,硬化后层叠做成模型。做成的模型具备可消毒、几何精度高、表面质量低、细节等级高等优点,其细节等级和表面质量打破熔融沉积造型技术,但也有耗时宽的缺点。多燃烧室成型技术被称作狭义的3D打印机技术,打印机方式类似于一台普通的喷墨打印机,将要粉末状的材料逐级喷涂,最后构成模型成品。

这种打印机方法缺点较多,但其耗时较较少且材料成本较低。若使用近期技术做成成品时间可压缩至4h内,且仍有延长的空间。

3.3D打印机技术在足踝外科中的应用于3.1个性化足踝矫形器自定义足踝矫形器是一种用作掌控足踝部运动的装置,可用作相同关节炎、骨折受损部位和缺失足踝部畸形。批量生产的矫形器型号受限,无法获取个体化的服务以构建最佳矫形效果。

自定义的足踝矫形器虽解决问题了上述问题,但其制作耗时宽且对工艺技巧拒绝低。3D打印机的足踝矫形器应用于逆向工程和较慢成形技术,在大幅度减少个体化足踝矫形器制作可玩性、延长制作时间的同时,可实现与自定义的足踝矫形器完全相同,甚至较佳的效果。

Faustini等利用激光工件技术制作出有的足踝矫形器具备个性化的形状和功能,且在抗压力和外用扭力等方面展现出较好。Mavroidis等通过激光扫描搜集患者个体化数据,利用3D打印机技术制作模型,获得的成品与传统的聚丙烯矫形器弯曲性、弹性、抗弯、抗压等皆相似。

Creylman等应用于激光工件技术为8例已用于自定义足踝矫形器多达2年的患者量身自定义了新的足踝矫形器,结果步行实验表明这些足踝矫形器展现出较好,其在跨步距离、跨步时间、跟上时间上均获得了与自定义足踝矫形器某种程度好的效果,而制作这些足踝矫形器的时间(仅有须要1d)却远短于自定义足踝矫形器。目前应用于3D打印机制作的足踝矫形器在各种测试和实验中均展现出较好,投放临床应用于前景可期。

3.2足部骨骼模型的制取足踝部骨骼多、形态简单,对该部位展开手术须要术者具备坚实的解剖学科学知识、较强的空间想象能力、非常丰富的临床经验和完备的术前设计。即使不具备上述条件,患者个体化差异仍可造成手术可玩性减小和操作者时间减少。在术前制取足踝部骨骼3D打印机模型,可获取细致的仿真手术环境,协助术者对手术部位展开全面仔细观察和理解。

此外,足踝部骨骼3D打印机模型还可用作术前实废黜、法术中钢板螺钉重复使用及内相同仿真,并可对钢板展开实塑型,从而更进一步调整手术方案,确认更加合理、个体化的内固定物放置方位和角度,以期构建较佳的手术效果,并延长法术中操作者时间。Kacl等将30例跟骨关节内骨折足踝部骨骼3D打印机模型与普通2D、3D修复图像展开对比,找到3D打印机模型与普通2D、3D修复图像在跟骨骨折临床方面并无显著差异,指出与数字化虚拟世界模型比起,3D打印机模型具备更加强劲的可操作性,故在手术设计方面更加简单。

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Giovinco等讲解了使用3D打印机技术辅助化疗Charcot脚,即使用普通的3D打印机制作数个廉价的患足骨骼模型,术者通过仿真手术有效地减少了Charcot脚晚期手术可玩性,提升了手术效率,从而增加手术风险,提升手术成功率。Bagaria等使用3D打印机技术制作了1事例16岁男性患者跟骨骨折(SandersIIB型)模型,模型明晰地展出了骨折情况;据此设计的手术获得成功,患者术后完全恢复较好,2年后骨折几乎伤口。Chung等报导了1事例3D打印机模型用作单侧关节内跟骨骨折手术,即先扫瞄了双侧跟骨的CT图像,再行应用于镜像技术,将幸外侧跟骨打印机出与患侧跟骨完全相同大小的模型,术前利用该模型及影像学资料设计钢板方位、钉道等,使内固定物既能平稳相同,又能以较小的切口重复使用,并对钢板展开实塑型,使其能更佳契合骨面;法术中仰视下及X线投影下将模型与骨折处展开对比,以此为依据展开废黜、植骨及相同,最后手术获得成功。

章莹等研究计算机较慢成型技术辅助个体化化疗三踝骨折的效果,并与常规手术展开较为,找到虽然两者手术缝合曝露时间并无差异,但前者废黜与相同时间较短,手术疗效优良率也较高。金丹等不应过逆向工程方法及三维重建技术制取了用作下胫腓牵头分离出来相同中的导航系统模板,制取出有的导向模板具备较好的给定性,在下胫腓牵头分离出来内相同临床可行性应用于中表明了较好的效果。骨骼3D打印机模型及导向模板有助骨折废黜、钢板预弯、内固定物放置方位及角度确认、截骨矫形术设计等,因其能增加手术可玩性、减少手术准确性、增加法术中X线投影用于次数,在临床上具备更为悲观的应用于前景。

3.3植入物的个性化设计足踝部受损常会导致骨骼病变,此时须要展开必要的植骨以重塑其结构完整性。但由于足踝部骨骼结构复杂,骨骼病变呈圆形点状状,因此对植入物塑形常在术中花费大量时间。利用足踝部骨骼3D打印机模型,可在术前即应用于3D打印机技术制取个体化骨片和假体,不但较传统方式节省手术时间,还能构建更佳的给定。

由于技术容许,用于3D打印机必要打印机钛合金钢板或螺钉尚能正处于试验阶段,目前3D打印机技术主要用作预处理钢板,经3D打印机技术处置的钢板较传统钢板更加能个体化地适应环境患者骨骼情况,从而超过较佳的疗效。Cooke等将可降解的生物材料应用于在3D打印机中,顺利生产出有了符合要求的骨片。Leukers等应用于3D打印机技术打印机羟基磷灰石支架并在其上培育干细胞,使这些支架沦为类似于人体骨骼的结构。

3D打印机技术可结构出有给定形状的物体,因此其在足踝外科中的应用于价值有一点更进一步研究。4.总结及未来发展应用于3D打印机技术制作的足踝矫形器不仅能构建个体化化疗,还能增加人工成本和时间成本。

对简单的足踝外科手术,3D打印机模型和导向模板不仅能增加手术可玩性、增加法术中投影次数,更加能强化手术精确性。此外,3D打印机技术也可应用于生产个体化植入物,随着3D打印机模型表面处置和几何精确度等技术的变革,3D打印机技术在必要打印机植入物方面有极大的发展空间。

然而,目前3D打印机技术仍不存在一定的严重不足。首先,虽然随着技术的变革,3D打印机模型的成本大幅急剧上升,但仍比较略为低;其次,3D打印机耗时仍过长,较难应用于门诊手术;最后,3D打印机技术的应用于仍正处于试验阶段,其应用于范围需更多的探寻,实际疗效须要临床研究检验。

若3D打印机技术能不断改进及之后发展,其在足踝外科的应用于前景将十分辽阔。


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