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桌面级3D打印上市企业(股票简称:极光科技 股票代码:871953)

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极光尔沃:3D打印助力骨科精准临床应用

创建时间:2020-04-15  阅读数:
       作为3D打印在医学领域应用最广泛的学科,3D打印骨科临床应用发展迅猛,但真正能充分利用3D打印技术的独特优势来提升骨科的精准治疗还在普及中。近期,南昌大学附属江西省人民医院董谢平团队,在Bio-Design and Manufacturing 发表了题为Three-dimensional printing for the accurate orthopedics clinical cases analysis的文章,给出了在骨科临床中结合3D打印技术的几个案例,并就3D打印骨科临床应用的意义、该技术的独特优势、现存主要问题及应对策略等阐述了自己的思索与观点。

       作为第三次工业革命的代表性技术之一,3D打印技术由于具备宏观层面的精准医疗特性,正在成为推动骨科技术进步的高速引擎。

1、3D打印是门槛很低的精准医疗技术
       增材制造技术与现代影像技术结合,衍生出了数字骨科技术的重要分支——骨科3D打印技术。它能在宏观上实现全流程的骨科精准医疗,即伤病剖解的精准再现,临床诊断的精确分型,诊疗方案的精细规划,手术器械的个体定制,植入材料的精密制造,手术风险的精良控制,手术疗效的准确预测。

       3D打印临床应用的基础是取得可供伤病部位建模的数据,目前最简单、准确的可供建模数据为CT采集的硬组织部位数据,而骨科学是针对除头颅、胸骨和肋骨这些硬组织以外的包括脊柱、四肢骨在内的所有人体骨骼、关节及其附属的韧带、肌肉、血管、神经等软组织伤病进行诊疗的一门学科,因此是医学3D数据采集与建模最简单、临床应用最早、最普遍、可用部位与形式最多的临床学科。3D打印技术在骨科的应用范围目前已经涵盖了创伤骨科、脊柱外科、关节外科、骨肿瘤科、矫形外科、小儿骨科、足踝外科、手外科、修复重建科、运动医学科等所有亚专科。

       骨科3D打印技术的应用门槛很低。作为骨科3D打印数据采集的最常用设备,目前中国的CT设备已普及到二级医院,甚至许多最基层的一级医院也拥有了CT设备,这就为3D打印的普及应用创造了良好的先决条件。只要能正确采集并向第三方机构提供患者的CT扫描数据和应用诉求,即使无3D打印技术与设备,基层医院也能应用3D打印技术进行精准医疗。

2、3D打印骨科临床应用的层级分析
       从发展历程、应用的深度与广度来看,骨科3D打印的临床应用可分为4个层级。就像金字塔一样,第一层级为打印模型,用于术前规划与演练,这是基础,是应用最早、开展难度最低、应用最广泛的一个层级,打印出的模型在医疗器械管理法规中属于最低级的一类医疗器械;第二层级是打印导板,用于辅助精准手术,其应用难度显著提升,相应的应用价值也显著提升,打印出的模型在医疗器械管理法规中属于二类医疗器械;第三层级是打印假体和固定物等植入材料,用于重建力学结构与功能,所打印的植入物纳入三类医疗器械管理范畴,其应用的准入条件、临床价值和经济效益较之于导板又有了显著提升;第四层级是打印生物组织,用于重建组织器官的剖解结构与生物功能,作为金字塔尖的生物打印尽管目前尚处于研究初始阶段,仅在临床中试用了一些成份相对简单、功能相对单一、生物活性相对较弱、性能相对稳定的诸如人工骨、人工软骨等,但其应用前景却是最好的,最有价值的,最能体现出3D打印的技术优势。

3、3D打印在骨科临床应用中的独特优势
       在宏观结构上能够实现所思即所得目标的3D打印技术在骨科应用中具有独特优势,具体体现在以下方面。
       1)突破产品制造的瓶颈——3D打印不仅特别适合个体订制、快速制造和低价制造,而且是目前唯一能实现可控多孔结构和轻量化制造的技术,表面为多孔结构的假体所获得的骨长入效应,使假体与宿主骨之间的结合强度显著优于传统减材制造假体粗糙表面上发生的骨长上结果的强度,多孔表面是假体获得永久性生物固定的最佳表面结构形式。

       2)突破骨科手术的瓶颈——骨科手术经常需要进行术中钻孔和截骨,这些操作往往是手术的关键所在,3D打印可以有效提高钻孔和截骨的质量与效率,降低手术的风险。钻孔和截骨的精度要求越高、难度越大、风险越高的手术,3D打印导板应用的效率与价值越大。尽管目前手术导航仪和手术机器人也能够实现术中钻孔和截骨操作的精准引导,但因其采用的是影像指引式的柔性引导方式,对有些截骨形状复杂的手术将失去作用。而这种情况恰恰是能作刚性引导的手术导板的优势,只要术前按不规则截骨面分别建造导板引导面,就能在术中轻松快捷而准确地实现术前的截骨规划。

       3D打印导板还能精准、便捷地辅助骨折的微创复位与固定,辅助畸形截骨矫形手术的精准截骨与矫正对位。

       对于病变部位形状结构复杂、以往束手无策的特殊关节置换手术,通过3D打印截骨、钻孔、安装等系列导板的组合应用,可以做到恰到好处的精准置换。

       3)突破医生想象空间——基于3D打印技术具有突破产品制造的瓶颈、突破骨科手术的瓶颈之优势,只要运用得当,就能突破医生的想象空间,挑战认知上的不可能。

4、骨科3D打印临床案例剖析
       下面通过编辑实施的涉及创伤、矫形、足踝、脊柱、关节等骨科亚专科的6个典型案例,展示了3D打印与骨科临床是如何结合的。