3D 打印是目前骨科研究領域較為(wei) 熱門的研究方向，在報紙和網絡上經常可以看到這樣的新聞：“人體(ti) 骨骼可以3D打印了”，“某某骨科開展首例3D打印技術，造福患者”。

事實上3D打印技術誕生於(yu) 1986年，其曆史並不比噴墨打印短多少。在專(zhuan) 業(ye) 領域，它有另一個(ge) 名稱“快速成型技術”。

全球行業(ye) 分析公司（GIA）表示，3D打印市場份額將在2018年達到30億(yi) 美元。醫藥行業(ye) 是目前3D打印技術擴張最為(wei) 迅猛的行業(ye) ，預計到2020年將占整個(ge) 3D打印市場份額的25%。

那麽(me) 讓我們(men) 一起來了解一下3D打印究竟是個(ge) 什麽(me) 技術，以及它在骨科中能為(wei) 我們(men) 做些什麽(me) ？

概念與(yu) 發展

3D打印技術的將數字化的3D圖形轉化成為(wei) 物理實物，最早是由美國人查爾斯.豪爾(CharlesW. Hull)申請了專(zhuan) 利(美國專(zhuan) 利4573330)。

1993年，美國麻省理工學院申請了一種新的3D打印技術，名字叫做“三維打印技術”(3 Dimensional Printingtechniques)，這是一種依賴已有噴墨技術的3D成型技術。ZCorporation取得了麻省理工學院的專(zhuan) 利授權，並在1995年推出了第一款產(chan) 品。

在2006年，3D打印界出現了一個(ge) 標誌性的事件，一個(ge) 名叫RepRap的開源3D打印計劃被公布，於(yu) 是在很多領域普通人也不再受到專(zhuan) 利的束縛自己也可以進行3D打印。

目前，在淘寶上，可以打印12厘米見方的3D打印機價(jia) 格已經降到3千元以下，可以說已經相當的便宜。香港有家公司還生成出2000元的3D打印機。

3D打印的基本流程

包括圖像數據獲取，數據後處理和3D打印。

在醫學中，圖像通常來源於(yu) CT掃描。CT掃描產(chan) 生的DICOM數據（Digital Imaging and Communications inMedicine醫學數字成像和通信）經過計算機處理後得到三維數據，然後再根據臨(lin) 床需要，借助CAD軟件（Computer Aided Design計算機輔助設計）對3D圖像進行修改，獲得最終打印模型的標準格式數據。

後處理完成後將數據傳(chuan) 輸至3D打印機，根據需要選擇不同類型的3D打印技術進行三維物理模型及術中模板的打印。其中，有學者認為(wei) CAD計算機輔助設計是3D打印技術的核心。

下麵以3D打印在骨科目前臨(lin) 床上的應用類別做一簡單介紹。

一、初級階段：打印骨骼模型，輔助手術

對於(yu) 複雜骨折，傳(chuan) 統影像學方法難以直觀了解骨折情況，而3D打印的1:1比例的三維實體(ti) 模型可以更加直觀和清晰，可以很好的協助醫生進行術前診斷，幫助醫生了解骨折的程度、類型及各個(ge) 骨折塊的移位情況，做出明確的術前診斷，評估術中可能存在的風險，為(wei) 術中的骨折複位提供基礎。

同時醫生在術前可以在模型上進行模擬手術操作和練習(xi) ，對術中內(nei) 固定物進行預塑形，提高手術操作準確度可以明顯的減少了術中X線的應用次數、節省手術時間。

3D打印模型流程示意圖

利用3D打印技術製作的全仿真骨折模型

二、中級階段：植入物及假體(ti) 製作，個(ge) 性化治療

醫學治療的個(ge) 性化是21世紀醫學發展的方向之一。目前，標準尺寸的骨科植入物能滿足大部分患者需求。

但在特殊情況下，如患者所需內(nei) 植物太大或太小，或由於(yu) 疾病的特殊性無合適商業(ye) 化產(chan) 品，或需要與(yu) 個(ge) 體(ti) 解剖結構更為(wei) 貼附的內(nei) 植物以提高手術效果時，則需要個(ge) 性化定製假體(ti) 及內(nei) 植入物。

3D打印技術具備加工精確、製作迅速、無需特殊模具等特點，使個(ge) 體(ti) 化假體(ti) 設計、製備成為(wei) 可能。與(yu) 標準尺寸的骨科植入物相比，3D打印技術“量身定製”的個(ge) 體(ti) 化植入物與(yu) 患者骨骼匹配更精準，患肢功能恢複更快。

目前國內(nei) 外已經廣泛開展了3D打印個(ge) 性化接骨板、個(ge) 體(ti) 化人工關(guan) 節假體(ti) 的臨(lin) 床應用研究。

對於(yu) 關(guan) 節嚴(yan) 重畸形以及特殊部位的骨腫瘤患者，手術方案的製定非常具有挑戰性，如假體(ti) 型號的選擇、假體(ti) 安放位置的準確}h}以及畸形的矯正程度等都是術者麵臨(lin) 的難題。

個(ge) 體(ti) 化骨科植入物可保證幾何形態的完美匹配，理論上可保證良好的初始穩定性，改善骨長人，延長假體(ti) 壽命。

3D打印技術應用於(yu) 頸椎間盤突出治療

三、高級階段：生物打印，人工器官與(yu) 人工骨骼

生物打印是3D 打印技術研究中最前沿的領域，是最具有價(jia) 值的技術，其特點在於(yu) “墨水”中含細胞和生長因子，產(chan) 品經體(ti) 外和體(ti) 內(nei) 培育，形成有生理功能的組織結構。

可以直接“打印”出功能性的人體(ti) 器官和組織。在骨組織工程領域，3D 打印技術主要用於(yu) 製作結構複雜、形狀各異的組織工程支架，甚至打印組織工程人體(ti) 器官。

根據醫學影像學及計算機輔助技術設計的支架，通過3D 打印後不僅(jin) 具有與(yu) 缺損組織相匹配的解剖外形，可滿足患者個(ge) 體(ti) 化需求。

輔以微米、納米技術，可根據需要設定特定的孔隙率、交聯，顯著提高支架的生物學及力學性能，使其有利於(yu) 細胞黏附、增殖、分化，從(cong) 而促進骨組織生長及骨折愈合，使真骨與(yu) 假骨之間結成牢固的一體(ti) ，有助於(yu) 縮短患者的恢複期，有利於(yu) 節省患者的醫療成本。

3D打印與(yu) 組織工程的結合，將帶來個(ge) 體(ti) 化植入物製作及組織工程技術的革命，極大促進器官移植、組織修複重建及再生醫學等多學科的進步。