Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery, March 2014, Vol. 28, No.3
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3-D
打印技术在矫形外科的应用
罗强
刘德荣
方欣硕
梁加利
【摘 要】 目的 对近年来 3-D 打印技术在矫形外科的应用、限制及前景进行综述。 方法 广泛查阅近年来关
于 3-D 打印技术在医学,尤其是在矫形外科应用的文献,并进行总结分析。 结果 3-D 打印技术已应用于矫形外科等领
域的术前诊断、手术方案制定及个性化假体制造等方面。 结论 3-D 打印技术是一项有医学应用前景的技术。
【关键词】 3-D 打印技术 快速成型技术 矫形外科
APPLICATION OF THREE-DIMENSIONAL PRINTING TECHNIQUE IN ORTHOPAEDICS
/LUO Qiang, Tak Wing LAU,
FANG Xinshuo, Frankie LEUNG. Department of Orthopaedics and Traumatology, [
李嘉诚医学院?
], the University of Hong
Kong, Hong Kong, P.R.China. Corresponding author: Frankie LEUNG, E-mail: klleunga@hku.hk
【Abstract】
Objective
To review the current progress of three-dimensional (3-D) technique in the cl inical practice,
its limitations and prospective. Methods The recent publications associated with the cl inical application of 3-D printing
technique in the field of surgery, especial orthopeadics were extensively reviewed. Results Currently, 3-D printing technique
has been appl ied in orthopaedic surgery to aid diagnosis, make operative plans and produce personalized prosthesis or
implants. Conclusion 3-D printing technique is a promising technique in clinical appl ication.
【Key words】
Three-dimensional printing technique Rapid prototyping technique Orthopaedic surgery
过去几十年,医学影像学经历了革命性的发展。
多排螺旋 CT、MRI、正电子发射计算机断层显像(PET)
等无创诊断技术的涌现,使影像学诊断更加容易、可
靠。依赖于高性能的电脑工作站,CT、MRI 影像资料
可迅速、简便地转化为三维立体图像,对临床诊断、术
前评估等具有重要意义。如今,影像学资料已完全融
入了临床工作的各个方面,从术前诊断到术中指导,从
入院治疗到出院评估,从近期随访到远期预后等。
然而,平面显示的三维图像并不能给人直观、立体
的感觉,3-D 打印技术又称快速成型技术能很好地解
决了这个问题。3-D 打印技术是一种基于三维数字模
型,应用粉末状或液体的金属或塑料等可黏合材料,通
过逐层打印方式来构造实物的技术。由于其无需机械
加工、装配及任何模具,可直接根据计算机三维图形数
据“打印”出任何形状、结构的物品,极大地缩短了产
品研发、生产周期,降低了成本。从上世纪 90 年代开
始,经过 20、30 年的迅猛发展,目前 3-D 打印技术已广
泛应用于工程设计、制造、医学等领域。在医学诊断领
域,相对于单纯的影像学诊断,3-D 打印技术的优点显
而易见。医生可直接在打印出来的实物模型上进行诊
DOI
:
作者单位:香港大学李嘉诚医学院矫形及创伤外科学系
通讯作者:梁加利,副教授,博士生导师,研究方向:骨质疏松与骨
折愈合,
E-mail: klleunga@hku.hk
网络出版时间:
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断,制定手术方案,还可根据患者需要设计、制造个性
化器械,甚至打印人体器官等。目前,3-D 打印技术
在颅颌面外科、牙科、骨科手术中已得到逐步应用及
发展。本文将综述近年来 3-D 打印技术在医学,尤其
是矫形外科领域的应用,并总结其存在的问题及发展
方
向。
1
影像学资料
3-D 打印的实物质量取决于源影像学资料的质量
及后期图像处理。常用的高质量医学影像学资料有
CT、MRI、PET、单光子发射计算机断层成像(SPECT)
等。相对于软组织来说,骨组织在 CT 图片上具有较高
的对比度和清晰度,所以矫形外科一般选择 CT 作为
3-D 打印的源影像学资料。
2
影像数据的后期处理
对于数据的后期处理,需要有高性能的工作站与
处理软件。常用的 3-D 后期处理工具包括分割工具和
可视化工具。前者是基于简单目标区域的分割,后者
是类似表面 / 体积渲染、最大 / 最小强度的投影和多平
面的改造。目前,这些技术已广泛应用于 CT 数据的后
期处理,尤其是血管外科、矫形外科、小儿外科的疾病
诊断、术前评估及手术方案制定
[1-2]
。
被分割出来的目标区域经过网格化处理后,整个
轮廓由三角体构成
[3]
。三角体越小、数量越多,模型的
表面越光滑,整个模型数据量越大。然后,网格化的数
2014-02-12 11:29
http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1372.R.20140212.1129.002.html