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本文由Suhani Ghai、Yogesh Sharma、Neha Jain、Mrinal Satpathy和Ajay Kumar Pillai共同撰写,他们均来自印度People’s University的Department of Oral and Maxillofacial Surgery。文章于2018年5月25日在线发表在期刊《Oral and Maxillofacial Surgery》上,题为《Use of 3-D Printing Technologies in Craniomaxillofacial Surgery: A Review》。文章主要探讨了3D打印技术在颅颌面外科(craniomaxillofacial surgery)中的应用及其潜力。
3D打印技术的基本原理与历史背景
3D打印是一种通过逐层堆积材料(如塑料或金属)来制造三维物体的技术。其核心技术源于增材制造(additive manufacturing),通过逐层堆积材料形成三维结构。3D打印的设计通常基于通过MRI、CT或计算机辅助设计(CAD)软件获取的图像。3D打印技术在医学领域的应用从疾病诊断、教学模型扩展到医疗设备和患者特定需求的手术应用。历史上,3D打印技术起源于1984年Charles Hull发明的立体光刻技术(stereolithography),随后在医学领域取得了显著进展,如3D打印器官、骨骼、血管等。
3D打印在颅颌面外科中的应用分类
文章将3D打印技术在颅颌面外科中的应用分为四类:轮廓模型(contour models)、手术导板(guides)、夹板(splints)和植入物(implants)。
1. 轮廓模型:通过3D打印患者特定的解剖结构,用于术前硬件(如钛板)的预弯折,减少术中操作时间。常用于眼眶骨折修复和下颌重建手术。
2. 手术导板:利用患者骨骼解剖的负空间(negative space)制作模板,用于精确切割或钻孔。手术导板在正颌手术和下颌重建中应用广泛,能够减少手术时间并提高精度。
3. 夹板:基于虚拟术后位置的负空间模型,用于指导最终对齐,常用于颌骨手术中。
4. 植入物:直接植入患者的3D打印物体,或作为模具用于浇注不可打印的材料。植入物通常由钛、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等生物相容性材料制成。
3D打印在特定颅颌面手术中的应用
文章详细介绍了3D打印在多种颅颌面手术中的具体应用,包括下颌手术、正颌手术、眼眶手术、鼻部手术和颅骨手术。
1. 下颌手术:3D打印技术在下颌重建中表现出色,能够减少手术时间、失血量和麻醉暴露时间。研究表明,使用3D打印轮廓模型和切割导板的下颌重建手术比传统方法更高效。
2. 正颌手术:3D打印夹板在正颌手术中用于转移术前规划,提高手术精度。研究表明,3D打印夹板的咬合拟合成功率高达80%。
3. 眼眶手术:3D打印模型用于术前钛板的预弯折,减少术中调整时间和软组织创伤。研究显示,使用3D打印模型和预成型合成支架的眼眶重建手术效果良好。
4. 鼻部手术:3D打印技术用于鼻部缺损的重建,能够精确复制鼻部结构,获得良好的功能和美学效果。
5. 颅骨手术:3D打印技术在颅骨成形术(cranioplasty)中用于制作个性化植入物,修复颅骨缺损。研究表明,3D打印植入物能够显著改善颅骨的对称性和轮廓。
3D打印技术的优势与挑战
3D打印技术在颅颌面外科中的主要优势包括:减少手术时间、提高手术精度、降低辐射暴露、以及能够制作患者特定的解剖模型和植入物。然而,3D打印技术仍面临一些挑战,如生物打印(bioprinting)技术的早期发展阶段、材料选择的局限性以及高昂的成本。
文章的意义与价值
本文系统地综述了3D打印技术在颅颌面外科中的应用,为临床医生和研究人员提供了全面的参考。文章不仅总结了3D打印技术在不同手术中的具体应用,还探讨了其未来发展方向,为推动3D打印技术在颅颌面外科中的进一步应用提供了理论支持和实践指导。通过展示3D打印技术在手术规划、导板制作和植入物设计中的成功案例,本文强调了其在提高手术精度、减少并发症和改善患者预后方面的巨大潜力。
亮点与创新
本文的亮点在于其全面性和实践性。文章不仅详细介绍了3D打印技术的基本原理和历史背景,还通过具体案例展示了其在颅颌面外科中的多样化应用。此外,文章还提出了3D打印技术未来的发展方向,如生物打印和组织工程,为相关领域的研究提供了新的思路。