3D打印个性化钛合金骨修复假体的前驱探索与临床应用

余冬梅; 伍苏华; 赵军刚; 鲍树森; 黄海; 李小康; 郭征

doi:10.3969/j.issn.1000-6826.2022.05.0981

3D打印个性化钛合金骨修复假体的前驱探索与临床应用

doi: 10.3969/j.issn.1000-6826.2022.05.0981

余冬梅^1,,
伍苏华^2,,
赵军刚^1,,
鲍树森^1,,
黄海^1,,
李小康^1,,
郭征^1,

1.
空军军医大学第二附属医院（唐都医院），陕西　西安　710038
2.
维度（西安）生物医疗科技有限公司，陕西　西安　710300

详细信息

作者简介:
余冬梅，女，助理研究员，任职于空军军医大学第二附属医院（唐都医院），从事金属材料与涂层制备研究，《金属世界》特邀撰稿人。通信地址：710038陕西省西安市灞桥区新寺路1号空军军医大学第二附属医院（唐都医院），E-mail: bjyudongmei@hotmail.com

伍苏华，男，总经理，维度（西安）生物医疗科技有限公司，从事3D打印骨科植入物研发，生物可降解材料性能等研究。通信地址：710300陕西省西安市高新区草堂科技产业基地秦岭四路西八号维度（西安）生物医疗科技有限公司，E-mail：wusuhuaczh2@163.com

赵军刚，男，技师，任职于空军军医大学第二附属医院（唐都医院），从事骨科大动物实验建模等研究。通信地址：710038陕西省西安市灞桥区新寺路1号空军军医大学第二附属医院（唐都医院）E-mail：zhaojungang88@163.com

鲍树森，男，硕士研究生，就读于空军军医大学临床医学专业（骨科），从事骨缺损修复重建研究。通信地址：710038陕西省西安市灞桥区新寺路1号空军军医大学第二附属医院（唐都医院），E-mail：baoshusen1995@163.com

黄海，男，骨科学博士，任职于空军军医大学第二附属医院（唐都医院骨科），主要从事骨与软组织肿瘤的诊疗工作，尤其擅长脊柱肿瘤、脊柱结核等疾病的诊断及治疗。2013年参与获得军队医疗成果一等奖，2019年参与获得陕西省科技进步一等奖。现担任中国抗癌协会肉瘤专委会创新与转化学组秘书，修复重建外科委员会再生医学转化学组委员。通信地址：710038陕西省西安市灞桥区新寺路1号空军军医大学第二附属医院（唐都医院），E-mail：haihuang_snow@126.com

李小康，男，副教授、副主任医师，空军军医大学第二附属医院骨科副主任医师，美国加州大学洛杉矶分校访问学者。主要从事骨肿瘤外科治疗和骨退变性疾病诊治。科研方向聚焦3D打印骨科金属植入物转化研究。现任中国抗癌协会肉瘤委员会创新与转化学组委员，中国骨科菁英会骨肿瘤学组会员。通信地址：710038陕西省西安市灞桥区新寺路1号空军军医大学第二附属医院（唐都医院），E-mail：lxkfmmu@163.com

郭征，男，教授、主任医师，空军军医大学（原第四军医大学）唐都骨科医院院长、骨科主任、全军骨肿瘤研究所所长。担任中华医学会医学工程学分会数字骨科学组组长、中国医师协会骨科医师分会3D打印专业委员会副主委、中国抗癌协会骨肿瘤与骨转移瘤专业委员会副主委、中国抗癌协会肉瘤专业委员会骨盆学组组长、全军骨科学会骨肿瘤专业委员会副主委等职。国家重点研发计划项目（新一代脊柱生物材料与植入器械的临床及临床转化研究）首席科学家，哈佛大学麻省总医院骨肿瘤研究中心讲座教授。从事临床数字技术（导航、3D打印、机器人）辅助骨肿瘤外科治疗及新型生物材料与植入器械创新研发。通信地址：710038陕西省西安市灞桥区新寺路1号空军军医大学第二附属医院（唐都医院），E-mail：guozheng@fmmu.edu.cn

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出版历程
- 网络出版日期: 2022-06-29
- 刊出日期: 2022-07-26

Exploration and Clinical Application of 3D Printed Personalized Titanium Alloy for Bone Repair Prosthesis

摘要

摘要: 3D打印在临床中的具体应用发挥了其个体化定制的显著优势，创造了很多国际及国内先例的手术记录，开拓了精准数字化和智能化医疗的新时代。骨肿瘤骨修复重建创新团队基于战争创伤、车祸及病变所致骨缺损的情况，采用个体化和精密化的3D打印技术制备了钛合金假体（遍及人体上肢、躯干和下肢）以及植体周围的骨骼模型（聚乳酸材质），用以规划和细化手术方案，模拟手术操作；钛合金假体完美替补了骨缺损部位，且与周围骨组织紧密贴合。得益于3D打印个体化定制以及高形体匹配度，降低了术后感染风险，提高了愈合率。

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图 1 人体骨骼前视图（a）和后视图（b）

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图 2 人体上肢骨示意图

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图 3 3D打印钛合金锁骨假体（a）正面和（b）背面及其（c）与骨骼模型的适配图（骨骼模型为聚乳酸材质）

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图 4 3D打印钛合金肩胛骨假体正面（a）、侧面（b）和反面（c）与骨骼模型适配（d）（骨骼模型为聚乳酸材质）

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图 5 （a）3D打印钛合金肱骨头与骨骼模型和（b）适配图、（c）骨骼缺损模型和肱骨修复段正面和（d）反面及（e）全长肱骨正面和（f）反面（肱骨模型为聚乳酸材质）

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图 6 （a）3D打印桡骨头（钛合金材质）和（b）导板、桡骨模型（聚乳酸材质）两者适配

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图 7 3D打印钛合金掌骨假体（a）正面和（b）反面

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图 8 颈腰椎骨骼图

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图 9 （a）3D打印颈椎假体（钛合金材质）及其（b）植入颈椎模型（聚乳酸材质）中的适配

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图 10 （a） 3D打印骨肿瘤部位的胸椎模型（聚乳酸材质，红色为骨肿瘤、蓝色为血管、白色为胸椎模型）、3D打印钛合金胸椎假体（b）正面和（c）反面及其（d）在胸椎模型中的适配

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图 11 3D打印腰椎假体（钛合金材质）：（a） L4腰椎初始款；（b）L4腰椎改进款；（c） L5腰椎正面；（d）L5腰椎背面；（e~f）假体植入部位腰椎模型（聚乳酸材质）中的适配

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图 12 骨盆骨骼图

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图 13 3D打印钛合金髂骨假体：（a）正面和（b）侧面及固定钛钉；在骨盆模型中的适配（c）正面和（d）背面；（e）初始款及（f）改进款（聚乳酸材质）

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图 14 个体化3D打印钛合金半骨盆重建假体（前后视图）

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图 15 3D打印髋臼假体（不同角度视图）及其固定钛钉

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图 16 股骨结构示意图

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图 17 3D打印钛合金股骨及其重建部位示意图

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图 18 3D打印钛合金股骨头支撑棒：（a）端部的光滑设计；（b）螺纹设计；（c）三维重建模拟示意图；（d）术后CT图

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图 19 个体化3D打印钛合金材质胫骨假体：（a）三维重建示意图；（b）在胫骨模型（聚乳酸材质）上的适配；（c）胫骨鞘假体三维重建适配示意图；（d）组配式胫骨假体

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图 20 足部骨骼图

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图 21 （a）3D打印跟骨（钛合金材质）和（b）植入的足部模型（聚乳酸材质）

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参考文献(2)

[1]	夏征农, 陈至立. 辞海. 上海: 上海辞书出版社, 2009
[2]	彭裕文, 刘树伟, 李瑞锡. 局部解剖学. 北京: 人民卫生出版社, 2008