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三维(3D)打印技术与医学的结合在许多方面给医疗保健带来了革命性的变化,从强化课程到创建定制的解剖模型,再到专注于药物剂型的药物研究项目。3D打印在外科手术中的临床应用也取得了相当大的成功:创建特定于患者的病理模型,以帮助制定手术计划;设计定制的假肢,创造可作为教学辅助的价格合理的手术模型。
提高手术计划
高分辨率和高质量的诊断工具,如x射线、磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)扫描,极大地改善了医疗诊断和外科手术计划的制定方式。
虽然这可能是真的,但外科医生仍然面临着获取这些二维(2D)图像并创建一个最终应用于人体三维(3D)结构的全面的手术计划的挑战。随着外科医生越来越老练,这最终会成为第二天性;然而,由于疾病相关畸形导致的不规则解剖结构仍然会使术前过程复杂化。
快速发展的3D打印技术极大地增强了现代外科医生克服上述缺点的方式。首先,将从多探测器计算机断层扫描(MDCT)或MRI获取的体积数据集转换为虚拟3D模型,该模型为3D打印任何感兴趣的解剖模型提供模板。
除了缩短手术准备时间外,3D打印模型还为外科医生提供了独特的解剖结构感官感知,这在手术开始之前是不可能实现的。
更好的患者结果
这些印刷模型不仅为外科医生提供了技术帮助,而且还被证明可以减少患者术后疼痛和恢复时间。创建患者解剖结构的三维模型后,可显著提高精确度,从而实现这些额外的好处。
以常规膝关节置换手术为例,在手术计划阶段使用高度精确的3D打印技术可以消除外科医生可能遇到的任何定位错误。此外,膝关节植入物放置精度的提高导致了更好的生物力学,这将最终允许患者体验更自然的膝关节运动,同时也减少了在使用中因损坏植入物而产生的任何不必要的磨损。
3D打印假体
最早的假肢可以追溯到古埃及时代,这些设备背后的技术改变了数百万曾接受过截肢手术的人的生活。2012年,第一个3D打印上肢假肢被制造出来,旨在恢复一名木匠在一场严重事故中失去的灵活性。这一革命性的假肢设备最终被命名为Robohand,它利用了腕部的弯曲,在残肢上保持完整,以激活3D打印手指的统一收缩。
自从Robohand的开发和成功应用以来,来自世界各地的研究人员和制造商爱好者开始意识到这项技术可能对假肢的未来产生的影响。这些努力不仅允许快速生产和迭代定制尺寸和坚固的假肢设备,供世界各地的外科医生、假肢医生和治疗师使用,而且还为改善假肢的获取和质量护理打开了大门。
随着3D打印假肢在这一医学领域变得越来越普遍,研究人员正在寻找改进这一技术的方法,比如通过结合生物传感和/或机电马达,以适应更高程度的肢体缺失。
结论
很明显,3D打印技术已经彻底改变了外科医学的许多方面。从为手术规划构建特定患者病理模型的能力,到定制的高技术假肢的创造,3D打印技术显然正在改变每天进行手术护理的方式。
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