3D打印在耳鼻咽喉頭頸外科領(lǐng)域有什么應(yīng)用?

booyun   2017-01-04 14:20:13

1、耳外科解剖訓(xùn)練及醫(yī)學(xué)教育:顳骨是人體內(nèi)最為復(fù)雜的骨骼系統(tǒng),其內(nèi)不僅有錯綜的骨性和軟組織結(jié)構(gòu),而且包括有許多精細的含氣與含液問隙。其中包含面神經(jīng)、頸內(nèi)動靜脈、耳蝸、前庭與半規(guī)管等重要的結(jié)構(gòu)。由于顳骨內(nèi)結(jié)構(gòu)的個體差異較大,解剖變異時有發(fā)生。熟練掌握顳骨解剖是耳科醫(yī)生的必備技能,然而由于其立體形態(tài)不規(guī)則、微觀結(jié)構(gòu)精細復(fù)雜,傳統(tǒng)二維圖像示教具有相當(dāng)?shù)木窒扌?,而解剖材料(尸頭)的極度匱乏,使得實體顳骨解剖的訓(xùn)練難以推廣。長期以來,熟練掌握顳骨手術(shù)的解剖結(jié)構(gòu)一直是制約耳科醫(yī)師技能發(fā)展的瓶頸。   

   

3D打印技術(shù)問世以來,外科解剖訓(xùn)練領(lǐng)域也已有長足進步。Vorwerk和Begall利用顳骨CT掃描數(shù)據(jù),結(jié)合CAD技術(shù),使用SLA技術(shù)制作了最早的人體顳骨模型,并用于基本的顯微解剖練習(xí)和手術(shù)操作模擬。其后Suzuki等通過高分辨CT掃描,使用SLS技術(shù)制作更為精細的顳骨模型,并可使用傳統(tǒng)手術(shù)器械在顯微鏡下進行解剖和手術(shù)練習(xí)。2012年,美國華盛頓大學(xué)的Monfared等報道通過3D打印技術(shù)制作了高保真且成本低廉的手術(shù)用中耳模型,并采用不同材質(zhì)分別模擬骨質(zhì)和軟組織該模型在精細度、真實性和力學(xué)觸感反饋方面表現(xiàn)良好,得到業(yè)內(nèi)的認可,并建議將此納入住院醫(yī)師訓(xùn)練指南。此外,3D打印亦可精確放大展現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu),德國漢堡Wulf等以高分辨μCT采集人類聽小骨,采用該技術(shù)制作放大20倍的塑料解剖模型,達到完美精確展示聽小骨結(jié)構(gòu)的示教效果。

2、術(shù)前虛擬現(xiàn)實與3D建模:3D打印技術(shù)還可用于手術(shù)汁劃或虛擬建模,即手術(shù)前“帶妝彩排”。外科醫(yī)師會使用與他們即將實施手術(shù)的同尺寸的器官和部位進行操作訓(xùn)練,使得術(shù)者預(yù)先“胸中有丘壑”。3D手術(shù)演練可縮短手術(shù)時間,發(fā)現(xiàn)術(shù)中可能發(fā)生的問題并預(yù)測手術(shù)結(jié)局,避免潛在風(fēng)險,確實提高手術(shù)質(zhì)量和安全性。如芬蘭奧盧大學(xué)耳鼻咽喉科醫(yī)生在一例復(fù)雜電子耳蝸植入術(shù)前,提取患者顳骨高分辨CT數(shù)據(jù),利用SLA技術(shù)復(fù)制出其顳骨模型,精確顯示了面神經(jīng)管、橢圓窗、圓窗等結(jié)構(gòu),進行了術(shù)前模擬,降低了手術(shù)風(fēng)險。除此以外,手術(shù)建模還有助于醫(yī)生向患者及家屬進行必要的術(shù)前溝通。 


3、骨組織缺損的填充與修復(fù):頜面部大塊硬組織(如下頜骨、上頜骨)缺損后的修復(fù)常規(guī)用自體腓骨或髂骨進行,其“拆東墻補西墻”的弊病不言而喻。隨著人造骨骼研究的深入,3D打印技術(shù)在處理人體骨骼復(fù)雜曲面,外形差異方面顯現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。除可直接打印高生物相容性鈦金屬骨贗覆體并根據(jù)孔隙率大小,調(diào)節(jié)盤架材料粉末粒徑外,還可通過改變切層的填充方式來調(diào)整孔隙率和微孔徑,構(gòu)建適應(yīng)細胞生長的活性支架?,F(xiàn)已成功制作出下頜骨、椎骨等,并初步用于臨床。


運用計算機輔助,設(shè)計制成與患者下頜骨缺損區(qū)正常外形相同的個體化鈦贗復(fù)體并予以術(shù)中植入,術(shù)后患者面部外形恢復(fù)正常,咬合關(guān)系及張口度恢復(fù)良好。比利時Hasselt大學(xué)BIOMED研究所運用SLS技術(shù),利用數(shù)控激光使得逐層疊加的鈦粉粒子準確融合,打印出與外形完全一致的下頜骨,輔以表面噴涂生物陶瓷層,以降低排斥反應(yīng);其后與荷蘭外科醫(yī)生合作,成功為一位83歲的患者植入了3D打印的鈦質(zhì)下頜骨。由于羥基磷灰石(hydroxyapatite,HA)具有優(yōu)良的骨誘導(dǎo)性能,因此HA與光敏高分子一起作為原料,用于制備具有生物活性的骨組織工程支架。日本東京醫(yī)科大學(xué)的Matsuo等以聚L-乳酸/HA(PLLA/HA)為原料,使用SLA技術(shù)制作制備了可吸收多孔托架,輔助牙齒移植材料一起,用于下頜骨腫瘤切除后的下頜骨重建,獲得了比金屬鈦支架更好的修復(fù)效果。

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