隨著3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，針對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)研究也逐漸增多。通過該項(xiàng)技術(shù)所制作出的實(shí)體關(guān)節(jié)模型在骨科疾病的臨床治療中具有重要意義，同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于骨科關(guān)節(jié)解剖學(xué)教育與術(shù)前溝通也具有積極作用，因此需通過深入研究以推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)普及，以進(jìn)一步促進(jìn)醫(yī)學(xué)骨科領(lǐng)域發(fā)展。

1.3D打印技術(shù)定義與成型類型

3D打印技術(shù)本質(zhì)上屬于一種增材制作技術(shù)與快速成型技術(shù)，其將分層打印技術(shù)與3D數(shù)字技術(shù)的方式充分結(jié)合后，以分層為基礎(chǔ)適當(dāng)添加不同類型的可黏合材料制作成3D實(shí)體模型。目前應(yīng)用廣泛的3D打印技術(shù)主要分為噴墨打印、立體光刻成型、熔融沉積成型、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)等。

1.1 立體光刻成型技術(shù)

作為目前研究較多且較為深入的一種3D打印技術(shù)類型，其主要工作原理為：在計(jì)算機(jī)輔助下通過紫外激光束掃描光固化樹脂液面形成三維產(chǎn)品。這項(xiàng)技術(shù)所采用的加工材料為液態(tài)光敏樹脂，通過紫外激光對(duì)材料進(jìn)行固化處理，最終形成固體樹脂。立體光刻成型技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于表面質(zhì)量比較好，而且具有較高尺度精度，但也存在一定局限性，包括光敏樹脂打印時(shí)異常變化（皺縮或者膨脹）與生物降解性不足[1,2]。

1.2 選擇性激光燒結(jié)技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)主要通過激光束所特有的高溫使粉末類采集熔融、冷卻及固化處理。通過計(jì)算機(jī)的輔助能夠?qū)す馐壽E進(jìn)行控制，使其按照提前設(shè)置的能量密度與速度進(jìn)行掃描，通過固化處理已形成3D模型實(shí)體[3]。該項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)無明顯需求，且材料使用率較高，不足之處則在于通過該項(xiàng)技術(shù)制作的產(chǎn)品表面精細(xì)度不高，在熔融過程中會(huì)產(chǎn)生異味。

1.3 熔融沉積成型技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)與立體光刻成型技術(shù)具有一定相似性，其主要原料為絲狀熱熔性材料，但在實(shí)際操作中需先將材料加熱至半流體狀態(tài)后方可繼續(xù)打印。處于熔融狀態(tài)的材料在計(jì)算機(jī)輔助下可于3D模型層面的噴頭噴出，待冷卻后可達(dá)到凝固狀態(tài)，在多次重復(fù)上述操作后即可制作3D模型。該項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于能夠制作較為復(fù)雜的材料或者產(chǎn)品，且具備較高精確度，同時(shí)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，不足之處在于制作過程中會(huì)導(dǎo)致溫度過高，可能存在一定安全隱患。

1.4 噴墨打印技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)又可被稱為3D生物打印技術(shù)，其重點(diǎn)在于“生物墨汁”的選擇，通常情況下以活細(xì)胞或者生物材料為主，實(shí)際操作中主要通過3D數(shù)字技術(shù)將三維模型進(jìn)行構(gòu)建，使打印機(jī)能夠根據(jù)所疊加的圖層文件打印出具有完整性的3D實(shí)體模型，通過人工培育后生成具有生物活性特點(diǎn)的組織。該項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于分辨率較高，可充分利用支架材料與細(xì)胞制備成組織模型，兼容性較好，但目前對(duì)于活細(xì)胞來源與生存能力的研究不夠深入，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用過程中可能存在一定問題。

2.3D打印技術(shù)于骨科關(guān)節(jié)中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 骨科關(guān)節(jié)解剖學(xué)教育

社會(huì)各界對(duì)于解剖學(xué)教育仍然存在一定爭(zhēng)議性，其主要爭(zhēng)議點(diǎn)為人文問題與道德問題，即圍繞人類尸體所進(jìn)行的解剖學(xué)知識(shí)教育；此外，該項(xiàng)教育仍然面臨尸體不足的情況，當(dāng)學(xué)生長(zhǎng)期處于福爾馬林環(huán)境中可能會(huì)對(duì)其健康狀況造成影響。針對(duì)上述問題，部分學(xué)者提出3D打印技術(shù)并迅速得到廣泛認(rèn)可，通過該項(xiàng)技術(shù)可制作出解剖學(xué)教育所需的人類尸體樣品，由于制作品本身的高分辨率，能夠在很大程度上還原各種人體器官解剖結(jié)構(gòu)。相較于傳統(tǒng)教育而言，3D打印技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，通過更加符合倫理的3D打印解剖模型進(jìn)行教育，不僅能夠達(dá)到解剖學(xué)知識(shí)教育的目的，還可使醫(yī)學(xué)資源得到優(yōu)化，有助于廣大醫(yī)學(xué)生骨科關(guān)節(jié)知識(shí)方面的學(xué)習(xí)[5]。

2.2 骨科關(guān)節(jié)醫(yī)生與患者術(shù)前溝通

對(duì)于骨科術(shù)前溝通而言，3D打印所特有的定制型能夠使術(shù)前溝通更加順暢，有助于醫(yī)患關(guān)系的和諧。以關(guān)節(jié)置換為例子，通過3D打印技術(shù)能夠制作出與患者向匹配的關(guān)節(jié)支架假體，可有效避免不同型號(hào)的選擇工作。對(duì)于患者而言，通過所打印出的3D模型能夠更加直觀理解臨床治療，實(shí)現(xiàn)和醫(yī)生有效溝通，進(jìn)而減少醫(yī)患糾紛的發(fā)生。

2.3 骨科關(guān)節(jié)授權(quán)臨床治療方案

對(duì)于骨科手術(shù)而言，3D打印技術(shù)具有重要意義，不僅能夠使術(shù)中植入物更加個(gè)體化與精確化，還可有效縮短手術(shù)操作時(shí)間，使術(shù)中出血量減少，進(jìn)一步提高整體安全性。根據(jù)相關(guān)研究顯示，在術(shù)前可通過三維重建技術(shù)構(gòu)建出相應(yīng)的定位模板，在術(shù)中可精確定位假體植入方向，能夠在很大程度上確保假體植入的正確性[6]。此外，骨科醫(yī)師普遍認(rèn)同關(guān)節(jié)模型預(yù)演，可通過術(shù)前演練3D打印關(guān)節(jié)模型的方式降低術(shù)中關(guān)節(jié)受損程度，不僅能夠降低感染及各種并發(fā)癥發(fā)生率，還可有效提高患者滿意度。

3.3D打印技術(shù)在骨科關(guān)節(jié)領(lǐng)域中的應(yīng)用

通過3D打印技術(shù)能夠使組織工程支架材料得到有效復(fù)合，使其生物活性得到維持，有助于骨關(guān)節(jié)受損的臨床修復(fù)再生，可在很大的程度上降低感染及疼痛等術(shù)后不良反應(yīng)。在部分骨關(guān)節(jié)損傷治療中，假體置換為最終治療方案，但在實(shí)際操作中較為復(fù)雜關(guān)節(jié)置換容易導(dǎo)致術(shù)后效果不佳，同時(shí)容易引發(fā)假體失用、假體松動(dòng)、假體脫落等多種問題，因此對(duì)于該方面問題的研究已經(jīng)得到廣泛關(guān)注。在許志慶等[7]的研究中顯示，對(duì)于雙膝骨關(guān)節(jié)炎治療過程中通過3D關(guān)節(jié)模型的應(yīng)用，再以CAD三維模型對(duì)手術(shù)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)與模擬，通過所制作的個(gè)性化導(dǎo)引模板與假體確保手術(shù)精確性，經(jīng)術(shù)后影像學(xué)檢查顯示效果明顯，無假體松動(dòng)或脫落情況。結(jié)果顯示，3D關(guān)節(jié)假體在骨科關(guān)節(jié)手術(shù)中的應(yīng)用，有助于患肢解剖復(fù)位率提高，使功能恢復(fù)時(shí)間有效縮短。另外，根據(jù)相關(guān)研究顯示，3D打印技術(shù)對(duì)于骨關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)也具有明顯作用，3D打印技術(shù)在骨科關(guān)節(jié)疾病治療中的應(yīng)用前景大有可期。

4.小結(jié)

作為一種新型技術(shù)，3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中效果明顯，尤其在骨科關(guān)節(jié)臨床實(shí)踐過程中可有效解決醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中諸多問題，對(duì)于解剖學(xué)教育、醫(yī)患溝通、臨床治療方案、關(guān)節(jié)置換效果等均具有顯著效果，足以說明該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于醫(yī)學(xué)發(fā)展具有促進(jìn)作用。雖然目前3D打印技術(shù)仍然存在一定問題，例如倫理道德方面、打印機(jī)本身的局限性、打印過程無菌性等，但該項(xiàng)技術(shù)仍然屬于未來組織工程技術(shù)重點(diǎn)研究方向[8]。隨著3D打印技術(shù)在骨科關(guān)節(jié)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)對(duì)該方面進(jìn)行深入研究，使該項(xiàng)技術(shù)能夠真正惠及民眾。