关键词： 桡骨远端骨折   夹板   3D打印   快速无网格分析   临床缺陷  

摘要： 背景:随着医疗技术的不断发展,桡骨远端骨折的治疗面临着更加精准化和个性化的需求。传统夹板固定方法在临床应用中存在一定的局限性,常出现固定不牢固、易于发生压疮等缺陷。采用快速无网格仿真技术验证改进的3D打印夹板的效能,有望为桡骨远端骨折带来更精准、更有效的治疗方案。目的:探索基于临床缺陷改进的桡骨远端骨折3D打印夹板的设计方法,并采用快速无网格分析验证其临床效能。方法:回顾性分析桡骨远端骨折夹板固定的临床缺陷,并针对性改进设计3D打印夹板,通过计算机辅助设计制图,制作出传统夹板和改进的新型3D打印夹板的数字模型。使用快速无网格分析工具进行仿真分析,计算总体、骨骼、软组织及夹板位移和应力分布情况。结果与结论:①与传统夹板相比,改进的新型3D打印夹板对皮肤的压力比较均衡,具有较好的体表贴合性,没有明显的应力集中;位移更小、移动范围更合理;②通过对临床缺陷进行分析可以设计改进桡骨远端骨折3D打印夹板,快速无网格分析结果验证了改进3D夹板的优势,可为其临床应用提供依据。

关键词： 3D打印   精确化截骨导板   胫骨前方闭合截骨术   前交叉韧带翻修   越顶位   数字化骨科  

摘要： 背景:胫骨平台后倾角异常增大的前交叉韧带重建术后再断裂患者,行前交叉韧带重建同时联合胫骨前方闭合截骨,但缺少精确化的截骨工具。目的:探究3D打印精确化截骨导板在胫骨平台后倾角过大的前交叉韧带翻修中的临床疗效。方法:回顾性收集30例行前交叉韧带翻修联合胫骨前方闭合截骨患者的病历资料,按手术方法分为2组,试验组15例行3D打印截骨导板辅助手术,对照组15例行常规手术。对比两组患者以下指标:截骨时间、透视次数、术中及术后24 h出血量,术前及术后3个月胫股解剖角、胫骨近端内侧解剖角、胫骨平台后倾角以及计划胫骨平台后倾角矫正角度与实际矫正角度的差值,术前及术后3,24个月KT-2000侧侧差值,术前、术后即刻及术后24个月lachman试验和pivot-shift试验结果,术前及术后3,24个月国际膝关节评分委员会评分及Lysholm评分。结果与结论:①试验组截骨时间、透视次数、术中及术后24 h出血量均少于对照组,差异有显著性意义(P<0.05);②两组患者术后胫骨平台后倾角较术前明显减小,术后胫股解剖角、胫骨近端内侧解剖角与术前无明显变化;试验组术前胫骨平台后倾角计划度数与术后实际度数的差值(0.64±0.41)°较对照组(2.18±0.54)°小,差异有显著性意义(P<0.001);③两组患者术后KT-2000侧侧差值与术前相比显著减少(P<0.05);术后3,24个月,试验组术后KT-2000侧侧差值与对照组相比无显著差异(P>0.05);两组患者术后即刻、术后3,24个月lachman试验和pivot-shift试验均为阴性;④两组患者术后国际膝关节评分委员会评分和Lysholm评分与术前相比显著增加(P<0.05);术后3个月,试验组国际膝关节评分委员会评分和Lysholm评分显著高于对照组(P<0.05);术后24个月,试验组国际膝关节评分委员会评分和Lysholm评分与对照组相比无显著差异(P>0.05);⑤结果表明3D打印精确化截骨导板辅助使胫骨前方闭合截骨更易操作,手术时间更短,透视次数更少,术中及术后失血量更少,术后膝关节功能恢复更快,具有较高的临床应用价值。

关键词： 3D打印   肱骨中上段骨折   经皮微创接骨板   髓内钉   内固定   桡神经损伤   肩袖损伤  

摘要： 背景:AO12-C型肱骨中上段骨折通常由高能量损伤引起,骨折粉碎,伴有较多的蝶形骨块,难以获得良好复位和有效固定;随着对骨与软组织生物学特征的认识逐渐提高,目前手术治疗也逐渐向微创钢板和髓内钉内固定等方式转变,但对于微创经皮钢板接骨和髓内钉哪项是治疗肱骨骨折的最佳技术迄今尚未达成共识。目的:比较3D打印辅助微创经皮钢板接骨与髓内钉治疗AO12-C型肱骨中上段骨折的疗效。方法:回顾性分析2020年1月至2022年12月北京积水潭医院贵州医院收治的符合纳入标准的36例AO12-C型肱骨中上段骨折患者,根据手术方式将患者分为微创钢板组和髓内钉组,每组18例。微创钢板组在3D打印辅助进行术前规划的基础上进行微创钢板接骨治疗;髓内钉组进行髓内钉内固定治疗。比较两组患者手术时间、术中出血量、住院时间及骨折愈合时间;对比两组术后1,3,6个月的疼痛目测类比评分、末次随访时肩关节功能、Constant-Murley评分、快速肩臂手功能障碍评分以及并发症等指标情况。结果与结论:①所有患者平均随访(15.56±4.05)个月,两组患者住院时间和骨折愈合时间相比差异无显著性意义(P>0.05),微创钢板组手术时间更短(P<0.05),髓内钉组术中出血更少(P<0.05);②术后1,3个月时髓内钉组目测类比评分低于微创钢板组(P<0.05),但在长期随访时两组患者目测类比评分、末次随访时Constant-Murley评分、快速肩臂手功能障碍评分及肩关节功能均无显著差异(P>0.05);③两组患者均未出现骨不连及伤口感染等并发症,微创钢板组患者术后出现2例桡神经麻痹,均在术后3个月内恢复,而髓内钉组出现1例肩袖损伤;两组患者的术后并发症发生率无显著差异(P>0.05);④提示微创经皮钢板接骨技术及髓内钉治疗AO12-C型肱骨中上段骨折均可获得良好的临床疗效,能够有效改善患者的肩关节功能,但微创经皮钢板接骨技术在3D打印术前辅助下具有手术时间短的优势,是治疗AO12-C型肱骨中上段骨折一种有价值、有效且安全的方法。

关键词： 牙周膜   3D打印   个性化正畸装置   单根牙   旋转移动   三维有限元分析   口腔生物力学  

摘要： 背景:在正畸治疗中,治疗单根重度扭转牙通常采用全口的治疗方法,针对单颗牙治疗方法较少。目的:基于生物力学原理设计了使11,12,13,21,22,23牙位旋转移动的个性化正畸装置,通过三维有限元法研究其对牙齿的移动作用。方法:基于牙齿旋转移动的生物力学原理,通过数字化设计结合3D打印制作个性化的正畸装置,使个性化正畸装置与牙齿形成支抗系统。利用微种植体的绝对支抗作用对单根扭转牙在三维方向上进行精准控制。采集1名女性志愿者上颌牙槽骨及牙体组织的锥体束CT数据,应用Mimics、Geomagic Wrap、SolidWorks、3-matic Research 15.0、Ansys Workbench软件分别建立了扭转牙-牙周膜-上颌骨-个性化正畸装置的三维有限元模型。计算在加载60 g推力下,个性化正畸装置的等效应力分布特点、牙齿的运动趋势与牙周膜等效应力分布特点。结果与结论:①个性化正畸装置受到的最大等效应力为47.71 MPa;②在个性化正畸装置作用下牙齿初始位移呈现旋转移动趋势,牙周膜的等效应力峰值集中的区域位于牙周膜颈部,而等效应力较低的区域位于根尖区;③通过有限元分析法初步验证了该上颌单根牙重度扭转时的个性化正畸装置具有安全性与可行性。

关键词： 创伤性骨折   3D打印技术   数字模型   手术导板   综述  

摘要： 背景:3D打印技术可根据患者实际病情和治疗需求设计构建模型、手术导板和个性化植入体或固定物,在创伤性骨折修复中展示了巨大的应用前景. 目的:综述3D打印技术在创伤性骨折中的应用. 方法:检索Web of science、PubMed和中国知网数据库2020-2024年发表的创伤骨科领域3D打印技术应用的相关文献,英文检索词为"traumatic fracture,3D printing technology,digital model,surgical guide",中文检索词为"创伤性骨折,3D打印技术,数字模型,手术导板",经筛选和分析,最终纳入60篇文献进行分析. 结果与结论:①创伤性骨折是各种致伤因素导致的骨骼连续性中断和完整性破坏的骨折现象,以可靠方案提高复位愈合效果,已成为骨外科相关研究领域亟需解决的热点问题;②3D打印技术是以数字模型数据为基础的,运用粉末状金属或聚合物等可黏合成型材料以立体光刻、沉积建模和光聚合物喷射等形式制造满足需求三维实体的技术,在数字骨科生物医学领域应用广泛;③3D打印技术在疾病诊断、术前规划、重建骨折三维模型、定制骨科植入体、定制固定支具及假肢、手术导板制作和骨缺损修复等方面发挥了显著的优势,可根据患者实际病情和治疗需求设计构建模型、手术导板和个性化植入体或固定物,为创伤性骨折的治疗提供了新的思路.

关键词： 肩袖损伤   冈上肌腱损伤   人脐带间充质干细胞   细胞治疗   组织工程化干细胞   生物支架   甲基丙烯酸化明胶   生物3D打印  

摘要： 背景:大多数肩袖损伤发生于冈上肌腱,由于肌腱组织缺少血管以及肩袖复杂的解剖结构,临床治疗效果非常有限。组织工程技术和干细胞生物学的快速发展为提高肌腱修复质量带来了新的希望。目的:通过生物3D打印技术制备人脐带间充质干细胞/甲基丙烯酸酐化明胶复合支架,观察该支架修复肩袖损伤的效果。方法:(1)体外细胞实验:制备明胶微载体,将人脐带间充质干细胞接种于明胶微载体表面构建组织工程化干细胞。制备甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶打印墨水,使用甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶打印墨水重悬组织工程化干细胞,放入3D打印机的生物墨水容器中进行打印,蓝光照射固化5 min后即得人脐带间充质干细胞/甲基丙烯酸酐化明胶复合支架。通过死活染色、CCK-8实验检测支架内人脐带间充质干细胞的活性。(2)动物体内实验:采用随机区组设计方法将24只SD大鼠随机4组,每组6只:正常组不进行任何处理,肩袖损伤组、单纯支架组、细胞支架组建立冈上肌腱撕裂的肩袖损伤模型,单纯支架组、细胞支架组造模后分别将甲基丙烯酸酐化明胶支架、人脐带间充质干细胞/甲基丙烯酸酐化明胶复合支架植入肌腱损伤处。术后4周,分别进行大鼠行为学测试及肩袖冈上肌腱组织学病理组织形态观察。结果与结论:(1)体外细胞实验:死活染色结果显示,明胶微载体可减轻3D打印过程对人脐带间充质干细胞造成的损伤,随着培养时间的延长,支架内的人脐带间充质干细胞存活率升高;CCK-8实验结果显示,随着培养时间的延长,支架内的人脐带间充质干细胞活性无明显变化。(2)动物体内实验:行为学测试结果显示,相较于肩袖损伤组、单纯支架组,细胞支架组大鼠四肢运动功能明显改善;肩袖冈上肌腱苏木精-伊红与Masson染色结果显示,相较于肩袖损伤组、单纯支架组,细胞支架组肌纤维排列较规律,无明显的炎性细胞浸润,胶原容积百分比降低;免疫荧光染色结果显示,相较于肩袖损伤组、单纯支架组,细胞支架组肩袖冈上肌腱内白细胞介素6、肿瘤坏死因子α蛋白表达明显降低。(3)结果表明,生物3D打印的人脐带间充质干细胞/甲基丙烯酸酐化明胶复合支架可促进肩袖损伤组织修复再生。

关键词： 节段性骨缺损   Gyroid结构   3D打印   选择性激光熔融   有限元   力学性能  

摘要： 背景:三周期最小表面的多孔结构是最有前景的骨科生物结构之一,其中的Gyroid结构具有高比表面积、高渗透率、均曲率为零等特点。目的:通过有限元分析结合力学压缩实验测试,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的4 mm单胞Gyroid结构TC4仿生骨支架壁厚区间。方法:建立不同壁厚(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8 mm)4 mm单胞Gyroid结构有限元模型,分析Gyroid结构的等效弹性模量,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的Gyroid结构壁厚区间,壁厚分别为0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7 mm。根据有限元分析筛选结果,以Ti6Al4V为原料,采用选择性激光熔融技术制备不同壁厚的3D打印Gyroid结构试件,进行大颗粒喷砂酸蚀处理,通过力学压缩实验测试试件的弹性模量与抗压强度。结果与结论:(1)有限元分析结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构的等效弹性模量升高,其中壁厚为0.2-0.7 mm Gyroid结构的等效弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内(1.5-4.0 GPa),用于3D打印Gyroid结构试件;(2)力学压缩实验结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构试件的弹性模量与抗压强度均升高,其中0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构试件的弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内,0.3-0.7 mm壁厚Gyroid结构试件的抗压强度符合下颌骨的力学性能;(3)结果显示0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构与下颌骨的弹性模量范围相适应。

关键词： 锥形束CT   微种植钉   导板   正畸   计算机辅助设计与制作   工程化口腔材料  

摘要： 背景:微种植体体积较小,在进行植入手术时可能会伤及上颌窦、相邻牙根及下颌神经,这要求在微种植体植入手术时需要精确的定位、准确的植入方向。目的:探讨基于锥形束CT的3D打印导板引导正畸微种植钉植入的临床应用价值。方法:选择2021年12月至2023年12月贵州医科大学附属口腔医院收治的需植入微种植体增强支抗患者16例,收集患者眼眶下缘至舌骨水平的牙颌锥形束CT扫描数据,将数据导入Mimics 17.0进行阈值分割,获取牙冠、牙根及骨皮质三维模型,使用iTero口腔扫描仪扫描获得患者口内软硬组织的数字模型,将CT影像与口扫模型进行优化重叠,设计、制作3D打印微种植体导板,在微种植体导板引导下植入微种植体16枚。术后进行锥形束CT拍摄,通过术后锥形束CT三维重建,选取微种植体与牙体最接近的层面进行距离测量,评估微种植的安全性;对比手术前后锥形束CT影像,测量微种植钉冠部、尖部偏差及微种植钉冠部与尖部角度偏差。正畸随访6个月,记录微种植体松动及脱落情况。结果与结论:术后影像显示16颗支抗钉未与牙根或邻近组织接触,手术前后影像对比显示,支抗钉帽端距离偏差为(1.07±0.65)mm,支抗钉尖端距离偏差为(1.51±0.47)mm,微种植钉冠部与尖部角度偏差为(7.40±4.63)°,微种植体与牙体最接近的层面距离为(1.17±0.45)mm,安全性Ⅰ级10颗,安全性Ⅱ级3颗。随访结果显示16颗微种植钉未出现松动、脱落情况,稳定性良好。结果表明,基于锥形束CT的3D打印导板引导正畸微种植钉植入具有良好的精确性与稳定性。

关键词： 3D打印技术   口腔医学   口腔临床   口腔修复   口腔种植   口腔正畸   口腔颌面外科   牙体牙髓病学   牙周组织再生术  

摘要： 背景:3D打印技术独特的优势为口腔医学的发展开拓了新的思路。目的:总结3D打印技术在口腔医学中的应用进展。方法:利用计算机检索中国知网和PubMed数据库,以“3D打印,口腔科学”为中文检索词进行分类检索,以“Three-Dimensional printing,stomatology,Dentistry,prosthodontics,oral implant,orthodontics,oral and maxillofacial surgery,dental pulp disease,periodontitis”为英文检索词进行关键词检索,经阅读初步排除与文章主题不相符的文献,根据纳入标准和排除标准,最终纳入54篇文献进行汇总。结果与结论:在口腔医学领域,3D打印技术的应用范围正迅速拓展,逐步取代传统的临床诊断和治疗方式,通过结合数字化技术和先进的材料科学,3D打印可以精确地创建三维模型,为口腔疾病治疗提供了个性化解决方案,确保医师能够在手术前进行详尽的规划和预览,提高手术的安全性。3D打印技术在定制化义齿制作、个性化种植、无托槽隐形矫治等多方面呈现出了显著优势,基于此项技术,医师可以根据患者口腔结构和需求实行精准设计与制作,为患者带来良好的治疗体验和预后效果。3D打印技术在微创牙髓治疗及牙周组织再生方面也展现出了巨大潜力,3D打印的支架和植入物可为干细胞提供适宜环境,促进牙周组织的再生和修复,但目前3D打印在再生治疗仍处于发展阶段,还需更多的研究和实践来验证其临床应用的效果和安全性。

关键词： 三周期极小曲面   Gyroid结构   应力屏蔽   表面改性   3D打印   紫外光功能化  

摘要： 背景:传统实心钛合金种植体的弹性模量高于人骨,由此引起的“应力屏蔽”现象可能会影响种植体的骨结合,同时3D打印钛合金表面的亲水性有待提高。目的:制备生物力学性能优良的亲水性Gyroid结构种植体。方法:建立Gyroid结构种植体、实心结构种植体、下颌骨骨块和牙冠的3D模型,对不同结构种植体的力学性能进行有限元分析。将Gyroid结构种植体模型导入3D打印机,使Gyroid结构种植体实体化,然后对种植体表面依次进行喷砂酸蚀和紫外光功能化处理,制备具有优良力学性能和表面活性的亲水性Gyroid结构种植体。通过扫描电镜和接触角测试分析3D打印Ti6Al4V试件表面改性处理前后的形貌与亲水性。结果与结论:①有限元分析结果显示,在垂直向平均咬合力作用下,Gyroid结构可以将作用于种植体上的载荷均匀分散到整个结构中,实心结构种植体上的载荷只能分散在其外表面并集中于颈部;Gyroid结构种植体受到的最大等效应力为200.67 MPa,不超过Ti6Al4V材料屈服强度的50%;Gyroid结构种植体对周围骨组织的最大等效应力为24.27 MPa,略高于实心结构种植体的最大等效应力17.32 MPa,并且在20-60 MPa区间内,Gyroid结构种植体对新骨形成的刺激效果优于实心结构种植体。②3D打印技术可以将Gyroid结构种植体模型实体化,扫描电镜下可见3D打印Ti6Al4V试件表面有许多未熔融的球形金属颗粒,经喷砂酸蚀后表面形成微米级网状孔洞结构,已不见凸出的金属颗粒,紫外光功能化处理+喷砂酸蚀处理的试件表面形貌与喷砂酸蚀组基本一致;接触角测试结果显示,紫外光功能化处理+喷砂酸蚀处理后的试件表面亲水性优于喷砂酸蚀处理组与无表面处理组。③喷砂酸蚀处理可以去除3D打印试件上弱连接的金属颗粒,提高实体模型与设计模型的相似性,在此基础上进行紫外光功能化处理可以显著提高3D打印Gyroid结构种植体的亲水性且不影响其结构。