3D打印导板技术联合多次去旋转治疗重度僵硬性脊柱侧凸

背景:近年来,随着3D打印技术的发展,使得外科手术走向个性化、精准化。3D打印导板技术可实现术前规划、术中导航,使得外科手术更加精准。临床中重度僵硬性脊柱侧弯矫形术中仍面临置钉准确性不高导致螺钉松动甚至引起神经并发症的问题,现有关于3D打印导板技术指导重度僵硬性脊柱侧弯术中置钉的研究不多。目的:评价3D打印导向模板技术联合后路多次去旋转治疗重度僵硬性脊柱侧凸的临床效果。方法:回顾性分析3D打印导向模板椎弓根螺钉置入后联合施行后路多次转棒去旋转技术治疗重度脊柱侧凸6例患者的临床资料,男3例,女3例,手术时年龄15-23岁,平均(18.17±3.49)岁。分析术后2周和术后18个月时脊柱侧弯相关参数的变化,进行统计学分析。结果与结论:(1)手术时间280-540 min,平均(340.83±102.20)min,术中出血量1000-4000 mL,平均(2000.00±1073.70)mL,固定节段9-14个椎体,平均(11.83±1.72)个椎体,矫形过程中未出现螺钉松动;(2)所有患者均获得随访,术后2周全脊柱正侧位片显示冠状位主弯的cobb角、冠状面C_(7)铅垂线和S1正中线的距离、矢状面C_(7)铅垂线和S1后缘的距离、顶椎偏移、胸椎后凸角、腰椎前凸角均获得明显矫正,主弯的cobb角平均矫正率62.22%,术后18个月随访各参数较术后2周无明显变化,矫形效果满意,无感染和内固定断裂;(3)围术期切口延迟愈合1例,经过换药处理瘢痕愈合,未出现神经并发症;(4)结果表明3D打印导向模板结合后路多次转棒去旋转技术治疗重度僵硬性脊柱侧凸畸形安全有效,矫形效果满意。

3D打印技术在口腔正畸领域的应用进展

3D打印是通过计算机辅助技术模拟设计3D结构,并用各种材料逐层堆积成真实的物体,是一种增材制造技术[1]。与传统失蜡铸造法和计算机减材制造法相比,3D打印具有工艺优势[2],能够缩短供应链,降低成本,通过产生更少的废物实现可持续的过程,但在表面质量、机械性能和尺寸精度等方面,3D打印技术有待提高。在口腔正畸领域,数字化3D打印技术(简称3D打印技术)已经得到广泛运用,3D打印技术继承错颌畸形的矫治理念,摒弃传统诊断、设计、制作方法,利用计算机辅助诊断、个性化设计、数字化成型技术,根据口腔内复杂情况快速制作个性化矫治器,能够提高患者舒适度以及治疗效率,同时推动正畸治疗向个性化与精准化转变,为正畸治疗带来了极大的便利[3]。本文将综述3D打印技术在口腔正畸领域中的运用。

3D打印技术在骨科创伤疾病教学中的应用进展

创伤骨科解剖结构复杂,受伤机制及骨折类型多变,一直是医学教育的重点和难点。但是,传统的教学方法多借助课件和尸体标本等辅助讲授,医学生难以直观观察、认识和理解,教学效果欠佳。随着计算机和数字化虚拟技术的飞速发展,3D打印技术在创伤骨科疾病中已发展成一种重要的教学辅助手段。该技术用于创伤骨科临床教学的应用价值主要表现在:三维重建复杂解剖结构、判断骨折分型和并发症、推测骨折受伤机制、制定手术计划、提高学习热情和信心,从而不断提高教学质量。文章将对近年来3D打印技术在骨盆骨折、髋臼骨折和关节周围骨折教学应用中的研究进展进行分析与归纳,阐述应用现状和所存在的问题,以不断提升骨科创伤疾病的临床教学质量。

三维重建及3D打印技术在精准胸腔镜肺段切除术中的应用

目的:探讨三维重建及3D打印技术在精准胸腔镜肺段切除术中的应用。方法:选取2020年1月至2022年12月在我院行精准胸腔镜肺段切除术患者105例,用随机数表法分为2组,对照组(53例)和研究组(52例),对照组给予三维重建制定术前计划,研究组给予三维重建及3D打印技术制定术前计划。比较两组围术期相关指标,术前、术后3 d、术后3个月的肺功能指标,临床治疗疗效以及并发症发生情况。结果:研究组术中出血量、住院费用与对照组比较,差异均无统计学意义(P>0.05),研究组手术时间、拔管时间、住院时间明显短于对照组(P<0.05),研究组淋巴结清扫个数明显高于对照组(P<0.05),研究组术后总引流量明显低于对照组(P<0.05)。术后3 d研究组用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气容积(FEV1)、呼气流量峰值(PEF)、每分钟最大通气量(MVV)、肺一氧化碳弥散量(DLCO)较术前均降低(P<0.05),术后3 d、术后3个月对照组FVC、FEV1、PEF、MVV、DLCO较术前均降低(P<0.05),术后3 d对照组FEV1/FVC较术前升高(P<0.05),术后3个月对照组FEV1/FVC较术前降低(P<0.05),且术后3 d、术后3个月研究组FVC、FEV1、PEF、MVV、DLCO明显高于对照组(P<0.05),术后3个月研究组FEV1/FVC明显高于对照组(P<0.05)。研究组临床治疗疗效优于对照组,且研究组的临床治疗总有效率为94.23%,明显高于对照组(67.92%)(P<0.05)。研究组的并发症发生率为19.23%,与对照组(24.53%)比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论:三维重建及3D打印技术应用在精准胸腔镜肺段切除术中,可有效缩短手术时间,促进患者康复,改善肺功能,提高临床治疗疗效,且安全性较好。

翻转课堂联合3D打印技术在临床肋骨骨折教学中的应用

目的探讨翻转课堂联合3D打印技术在临床肋骨骨折教学中的应用效果。方法将2021年6月至2022年6月武汉大学人民医院胸外科住培学员共78名分为试验组(39名)和对照组(39名)。试验组采用翻转课堂联合3D打印技术模式授课,对照组采用传统教学模式。运用理论考核和问卷调查方式评估教学效果。结果试验组理论考核成绩(84.62±10.97)分高于对照组(76.92±11.28)分,且试验组相较于对照组能够明显提高学习效果、临床思维能力和教学满意程度,差异有统计学意义(P<0.05),但在提高学习效率方面2组差异无统计学意义(P>0.05)。结论翻转课堂联合3D打印技术在肋骨骨折的临床教学中的应用有助于增加学生的知识掌握水平,提高学习效果,增加临床思维能力,具有一定的教学价值。

案例教学法联合3D打印技术在儿童足踝畸形教学中的应用

目的 探讨案例教学法(case-based learning,CBL)联合3D打印技术在儿童足踝畸形教学中的应用价值。方法 选取2023年1—6月于首都医科大学附属北京儿童医院骨科轮转的40名儿外科学专业型硕士研究生作为研究对象。采用随机数字表法将40名研究对象随机分为试验组和对照组,每组20名。对照组及试验组的学习内容均为儿童常见足踝畸形,包括先天性马蹄内翻足、先天性垂直距骨、高弓内翻足、扁平外翻足的解剖特点、诊断标准及治疗原则。对照组采用传统教学法讲解,利用足踝畸形患儿的影像学资料及正常踝关节模型进行授课。试验组采用基于足踝畸形3D打印模型的CBL模式进行教学。即从首都医科大学附属北京儿童医院影像科调取足踝畸形的电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)数据资料,制作3D打印模型,教师借助3D模型为试验组进行立体展示,对足踝畸形的解剖结构、诊断要点及治疗方案进行讲解。课后通过主观问卷及客观考核判断教学效果。结果 试验组在主观问卷调查自我评价得分和客观考核得分方面,均优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 CBL联合3D打印技术的教学模式可提高学生对儿童足踝畸形的理解和掌握,弥补传统教学的不足,具备更好的教学效果。

个体化3D打印技术联合心理干预在下肢创伤骨折手术患者中的应用效果

目的:探讨基于医工结合背景下个体化3D打印技术联合心理干预,在改善下肢创伤骨折手术患者情绪状态的影响效果。方法:选取在唐山市第二医院住院治疗的下肢创伤性骨折手术患者为研究对象。将2022年1-6月住院的患者45例作为对照组,采用传统常规方式进行健康宣教;选取2022年7-12月住院的患者47例为研究组,采用医工结合背景下3D打印技术联合心理干预进行干预,比较两组患者入院时和出院时的焦虑自评量表(SAS)评分和抑郁自评量表(SDS)评分差异,比较两组患者存在焦虑状态和抑郁状态差异,比较两组患者依从性(包括健康教育掌握情况、配合治疗护理)和对护理工作满意度的差异。结果:①两组患者入院时焦虑和抑郁情绪没有显著差异,但在出院时研究组的SAS评分和SDS评分与对照组有显著差异(F=111.216,54.172;P<0.01),且实验组的焦虑和抑郁显著低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);②两组患者的依从性和满意度存在显著性差异,差异均具有统计学意义(χ^(2)=5.520,7.723;P<0.05)。结论:医工结合背景下之3D打印技术联合心理干预可有效减轻下肢创伤骨折患者的焦虑、抑郁情绪,提升患者的依从性和满意度。

3D打印技术在腹主动脉瘤腔内治疗中的应用进展

腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm,AAA)是最常见的血管疾病之一。AAA的患病率随年龄增加而增加,破裂的风险随动脉瘤直径大小的增加而增加。尽管择期手术的死亡率通常低于4%,但肾下AAA(infrarenal abdominal aortic aneurysm,rAAA)破裂是一种危及生命的紧急情况,即使接受修复死亡率也高达30%~50%^([1])。

“BIM+3D”打印技术在钢结构教学中的应用研究

当前的钢结构教学以板书等平面形式的教学为主,教学效果不够理想。近年来BIM技术和3D打印技术得到了快速的发展,运用BIM技术可高效建立三维钢结构虚拟模型,3D打印技术则可迅速将虚拟模型打印成实体。以现阶段钢结构教学的欠缺为出发点,将“BIM+3D”打印技术应用到钢结构教学中可形成一种新的钢结构课程教学模式。以培养高素质的综合应用型专业人才、提高学生的综合学习能力为目标,利用多媒介教学手段优化钢结构教学内容,此教学模式已经在海南大学钢结构课程中进行了应用和示范,取得了良好的教学效果。

3D打印技术用于经鼻蝶窦入路垂体腺瘤切除术应用效果及对血清MMP-9和IGF-1水平的影响

目的:探究3D打印技术在经鼻蝶窦入路垂体腺瘤(PA)切除术的应用效果及对血清基质金属蛋白酶-9(MMP-9)和胰岛素样生长因子-1(IGF-1)水平的影响。方法:选取2020年5月至2022年5月秦皇岛市第一医院收治的84例PA患者,按照随机数表法将其分为观察组和对照组,每组42例。对照组行经鼻蝶窦入路垂体腺瘤切除术,观察组行经鼻蝶窦入路垂体腺瘤切除术联合应用3D打印技术,比较两组肿瘤切除效果、围术期指标、视力改善情况、MMP-9和IGF-1水平,以及鼻腔功能的鼻气道阻力(NAR)、T&T嗅觉测试评分及并发症。结果:观察组肿瘤切除效果优于对照组,差异有统计学意义(U=2.286,P<0.05);观察组手术时间、术中出血量及住院时间均少于对照组,差异有统计学意义(t=4.780、11.438、11.842,P<0.05);术后3 d、7 d时观察组血清MMP-9和IGF-1水平低于对照组,差异有统计学意义(F=7.526、4.985,P<0.05);术后1个月、3个月时观察组NAR及T&T嗅觉测试评分低于对照组,差异有统计学意义(F=6.359、8.436,P<0.05);两组视力视野改善情况及并发症发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论:3D打印技术用于经鼻蝶窦入路垂体腺瘤切除术可提高肿瘤切除效果,优化手术操作,减少创伤,有利于减轻疼痛,改善嗅觉功能与视力视野,并能降低血清MMP-9、IGF-1水平,且安全性较高。

3D打印联合影像融合技术在主动脉腔内治疗教学中的应用

探讨3D打印联合影像融合技术在血管外科主动脉疾病腔内治疗教学中应用的效果。2020年3月至2023年10月在解放军总医院第一医学中心血管外科进行住院医师规范化轮转培训的60名学员的教学结果显示,该方法能提升学员学习兴趣,使其快速掌握主动脉瘤的解剖结构,了解腔内治疗的基本原理和技能,为血管外科临床教学模式改进提供新的思路。

3D打印技术辅助后路伤椎置钉短节段内固定治疗胸腰段椎体骨折的疗效及安全性

目的探讨3D打印技术辅助后路伤椎置钉短节段内固定治疗胸腰段椎体骨折患者的临床疗效和安全性。方法回顾性分析2020年9月至2022年9月南阳市中心医院收治的128例胸腰段椎体骨折患者的临床诊治资料,根据治疗方案不同分为对照组和观察组各64例。对照组患者行后路伤椎置钉短节段内固定,观察组患者行3D打印技术辅助后路伤椎置钉短节段内固定。比较两组患者的手术指标、手术优良率、伤椎前缘高度比、Cobb角、椎体疼痛[视觉模拟量表(VAS)]、椎体功能[日本骨科协会评估量表(JOA)]、围手术期应激激素[皮质醇(COR)、促肾上腺皮质激素(ACTH)、去甲肾上腺素(NE)]和术后并发症。结果观察组患者的手术时间、置钉时间、术中出血量及术中X线透视次数分别为(86.85±12.37)min、(4.29±1.02)min、(91.75±16.29)m L、(13.24±4.07)次,明显少于对照组的(105.34±20.83)min、(14.26±2.15)min、(127.56±29.63)mL、(18.64±5.12)次,差异均有统计学意义(P<0.05);两组患者的手术优良率比较差异无统计学意义(P>0.05);两组患者的伤椎前缘高度比、Cobb角、VAS评分及JOA评分比较差异均无统计学意义(P>0.05);术后1 d及3 d,观察组患者的COR、ACTH及NE分别为(734.27±53.21)nmol/L及(586.34±45.66)nmol/L、(20.41±2.14)pmol/L及(14.26±1.43)pmol/L、(562.37±32.15)ng/L及(410.37±29.41)ng/L,明显低于对照组的(987.26±68.44)nmol/L及(705.69±50.12)nmol/L、(25.63±2.37)pmol/L及(17.85±1.62)pmol/L、(779.82±40.16)ng/L及(568.94±30.25)ng/L,差异均有统计学意义(P<0.05);观察组患者的术后并发症发生率为3.13%,明显低于对照组的14.06%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论3D打印技术辅助后路伤椎置钉短节段内固定治疗胸腰段椎体骨折患者效果明显,可增强腰椎功能,减轻疼痛,缓解应激,且术后并发症少。

3D打印技术在地震领域中的应用

结合国内外3D打印技术的研究现状与趋势,对其在地震领域中的应用情况进行了归纳和分类,发现3D打印技术在地震领域中的应用已崭露头角:在地震波形的研究中,可以通过3D打印的实体化地质构造模型研究地震波;在震后应急救援中,可以帮助快速搭建避难所及修复震后建筑;在地震仪器的研制中,通过3D打印技术设计和制作地震仪器,具有周期短、成本低、可靠性高等特点。随着3D打印技术的日趋成熟,相信未来在我国3D打印也会与更多地震领域的工作结合起来,为国内地震科学的智能发展提供思路。

基于钛合金(TC4)材料的义齿逆向设计及3D打印技术分析

3D打印技术为义齿的设计和制造带来了新的思路和方法。逆向设计是3D打印技术的核心之一,可以根据患者的口腔模型反推设计方案,以确保义齿在功能、美学和稳定性等方面符合患者的需求。此外,3D打印技术还可以实现个性化制作,满足患者个体化需求。因此,对基于钛合金(TC4)材料的义齿逆向设计及3D打印技术进行了分析和研究。

基于3D打印技术改良单边经皮穿刺椎体成形术治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折

目的:探讨结合3D打印技术改良单边经皮穿刺椎体成形术(percutaneous vertebroplasty,PVP)治疗胸腰椎压缩性骨折的临床疗效。方法:自2020年10月至2022年4月收治77例骨质疏松性胸腰椎压缩性骨折患者,均为外伤导致的椎体压缩性骨折。根据治疗方法不同分为试验组和对照组。试验组32例采用3D打印技术改良单边经椎弓根穿刺椎体成形术,男5例,女27例,年龄63~91(77.59±8.75)岁;对照组45例采用传统双边经椎弓根穿刺椎体成形术治疗,男7例,女38例,年龄60~88(74.89±7.37)岁。记录并比较两组手术时间,术中C形臂X线机透视次数,麻醉药用量,骨水泥注入量,骨水泥的弥散优良率,并发症,术前及术后1、6个月椎体高度,脊柱后凸角度(Cobb角),疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)、功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)等指标。结果:所有患者获得随访,时间6~23个月。术前影像学检查,均证实为胸腰椎骨质疏松压缩性骨折,两组骨水泥注入量、骨水泥弥散率、术前及术后椎体高度、Cobb角、VAS、ODI比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。两组手术时间、术中透视次数、麻醉药用量比较,差异有统计学意义(P<0.05)。两组术后各时间点患椎椎体前缘高度、Cobb角、VAS、ODI与术前比较,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:骨质疏松性胸腰椎压缩性骨折采用3D打印技术改良单边穿刺PVP治疗,穿刺方便简单,创伤更小,手术时间短,透视次数较少,骨水泥分布满意、椎体高度恢复及后凸角度矫正较好,功能改善良好。

3D打印混凝土增强技术研究进展

3D打印技术颠覆了传统材料的成型工艺,广泛应用于航空航天、汽车制造、生物医疗、建筑工程等领域。混凝土原材料来源广且成本低,可塑性良好,在基础设施领域应用广泛。在当今信息化和自动化大背景下,3D打印技术与混凝土结合生产的3D打印混凝土(3DPC)不仅能有效节省原料、环保施工,而且能够更加灵活地建造各类智能自动化程度高的装配结构。然而,目前3DPC仍存在抗拉强度低、抗震性差、配筋难、层间黏结强度低等诸多局限性,需要发展各种增强技术来提高性能,所以本文利用钢筋增强、纤维增强和其他方法增强方法分别论述各类补强材料对3DPC性能的影响,并且指出可能存在的问题和未来发展趋势。

基于DWI的分形维数评价3D打印技术对胶质瘤术后临床疗效的价值

目的使用基于弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)的分形维数(fractal dimension,FD)评价个性化3D打印技术是否可以提高手术治疗胶质瘤患者的临床疗效。材料与方法回顾性分析2018年1月至2023年1月我院经病理证实的136例胶质瘤患者病例,其中32例为试验组,术前使用了个性化3D打印技术;其余患者为对照组,进行常规开颅手术。在术后一周DWI图上手动勾画术区周围边界,绘制二值图后测量FD。使用FD中位数对对照组进行分组,比较对照组中高FD和低FD患者的手术情况、疼痛程度、神经缺损程度、预后、日常生活能力是否存在差异;探究个性化3D打印技术是否会影响水肿创面的FD,以及是否会进一步提高患者临床疗效。结果高FD组的疼痛程度(t=−13.228,P<0.001)、神经缺损程度(t=−2.627,P=0.008)高于低FD组,日常生活能力(t=4.821,P<0.001)及预后(t=−3.058,P=0.003)较低FD组差。受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线结果显示FD能对患者上述四项评分的高低进行有效区分,术前使用个性化3D打印技术可使得患者水肿带FD下降,减轻神经缺损程度并提高日常生活能力,但对改善预后及术区疼痛效果不明显。结论个性化3D打印技术可以有效降低患者术区创面水肿带的FD,减轻神经损伤,值得临床应用。

3D打印技术辅助骨盆髋臼骨折术中骶髂螺钉置入准确性及学习曲线的回顾性队列研究

目的 探究骨盆髋臼骨折术中3D打印技术辅助骶髂螺钉置入的准确性及其学习曲线。方法 选择2020年1月~2023年1月我院收治的112例骨盆髋臼骨折患者,根据是否使用3D打印技术分为常规组(56例)和3D打印组(56例),比较两组临床资料;线性回归分析单枚骶髂螺钉置入时间与手术例数的相关性,评价3D打印技术的学习曲线。结果 3D打印组的手术时间、单枚骶髂螺钉置入时间、骨折愈合时间明显短于常规组,术中出血量、围手术期输血量、导针穿刺次数、术中X线透视次数明显少于常规组,骶髂螺钉置入位置优良率、术后骨折复位优良率、髋关节功能恢复优良率明显高于常规组(P<0.05)。线性回归分析结果显示,3D打印组与常规组单枚骶髂螺钉置入时间与手术例数均呈明显负相关(r=-0.842、-0.590,P<0.001),3D打印组回归方程为单枚骶髂螺钉置入时间=69.839-4.413×手术例数,R^(2)=0.709,常规组为单枚骶髂螺钉置入时间=16.243-0.111×手术例数,R^(2)=0.348。结论 骨盆髋臼骨折手术应用3D打印技术能够显著提高骶髂螺钉置入的准确性,增加手术安全性,且随着手术例数增加,3D打印技术辅助下置钉时间明显缩短。

数字化技术结合3D打印导板在颌面部骨折手术中的应用研究

目的:探讨数字化外科技术结合3D打印导板在颌面部骨折手术中的应用研究。方法:选取2019年6月至2023年6月解放军总医院第一医学中心口腔外科收治的40例颌面部骨折患者,依据手术方式的不同将其分为观察组(18例)和对照组(22例),观察组使用数字化技术结合3D打印技术辅助实施手术,对照组使用常规颌面部骨折切开复位内固定手术。观察并比较两组患者的手术时间、出血量、并发症、满意度评价情况。结果:所有患者切开复位手术治疗后均得到临床治愈,观察组的手术时间(2.01±0.52)h、术中出血量(123.89±67.31)ml,显著低于对照组,差异有统计学意义(U=62.000、26.500,P<0.05)。并发症发生率中,观察组面神经损伤显著低于对照组,差异有统计学意义(x^(2)=4.675,P<0.05);两组感染和张口受限比较差异无统计学意义(P>0.05)。观察组满意度问卷调查中的外貌满意度(8.89±0.758)分与对照组(7.73±0.827)分比较差异有统计学意义(U=66.000,P<0.05),而咀嚼和语言方面两组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:数字化技术联合3D打印导板在颌面部骨折手术中具有较好的临床指导效果,可显著改善手术疗效,降低并发症发生率,获得更高的患者满意度,值得临床应用。

3D打印技术在髋臼骨折术后创伤性髋关节炎中的应用

创伤性髋关节炎在髋臼骨折术后并发症中的发生率约13%,对患者生活质量有很大影响,如何有效治疗是一项挑战。近年来随着3D打印技术的成熟与发展,提供了更多治疗方法。该文就3D打印技术在髋臼骨折手术后创伤性髋关节炎中的应用进行综述,为临床治疗提供参考和依据。