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3D生物打印技术在骨及软骨再生修复中的研究进展
编辑人员丨6小时前
3D生物打印是一种将活细胞、生物材料、药物、生长因子和基因逐层进行空间排列的技术.该技术在骨及软骨修复领域的应用取得了显著的进展,可以解决传统手术方法存在的问题,如创伤大、周期长、难度高、并发症多、生物活性和生物相容性不足等,潜力巨大.本文概述了 3D生物打印技术如何通过使用生物可降解材料和细胞制造出具有生物活性和生物相容性的骨和软骨组织,旨在为后续研究提供理论基础.
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全数字化上颌赝复体制作与适合性初探
编辑人员丨6小时前
目的 利用多源数据建模、计算机辅助设计制作全数字化的一体式上颌赝复体,并对其适合性行初步评价.方法 利用口内光学扫描数据与计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)数据进行融合获得数字化印模,并在获得的模型数据上利用数字化牙科设计软件设计金属支架、阻塞器并排列人工牙,通过三维打印(3D printing,3DP)的方式获得数字化上颌赝复体.对3名患者同期进行传统及数字化赝复治疗,以传统赝复体作为自身对照组,使用硅橡胶加衬法对两者适合性(指义齿组织面与口内软组织间存在的间隙)进行评估比较.结果 成功实现上颌赝复体的全数字化制作通路;传统赝复体支架适合性(294.0±64.4)μm、阻塞器适合性(357.8±82.4)μm;数字化赝复体支架适合性(364.6±62.6)μm、阻塞器适合性(345.1±95.5)μm均在临床可接受范围,两组之间无统计学差异.结论 数字化赝复治疗是一种简便有效的上颌骨缺损修复方式,其适合性符合临床要求.
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3D打印个性化手术导板在骨科手术中的应用进展
编辑人员丨6小时前
3D打印个性化手术导板是根据拟定的手术方案,借助计算机辅助设计和3D打印技术制作的辅助工具,用于引导骨折复位内固定和特定性截骨矫形等手术操作,广泛应用于创伤骨科、关节外科、脊柱外科、骨肿瘤外科治疗方面,也有较好适用性。数字骨科技术是实现骨科精准医疗的重要手段,本文综合近年文献对3D打印个性化手术导板在骨科领域应用的技术优势、适用范围、主要存在问题及未来的发展方向予以总结和评述。
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3D打印金属假体重建下肢骨干恶性骨肿瘤切除术后骨缺损
编辑人员丨6小时前
目的:探讨3D打印金属假体重建下肢骨干恶性骨肿瘤切除术后骨缺损的早期疗效。方法:回顾性分析2019年3月至2022年3月郑州大学附属肿瘤医院采用3D打印个体化金属假体置换重建34例下肢骨干恶性骨肿瘤切除术后骨缺损的患者资料,男23例、女11例,年龄(19.1±15.2)岁(范围7~80岁),其中22例患者年龄<18岁。病变位于股骨近端3例、股骨中远端15例、胫骨近端10例、胫骨远端6例;骨肉瘤24例、Ewing肉瘤6例、未分化肉瘤2例、骨纤维肉瘤1例、恶性骨巨细胞瘤1例。随访并记录切口愈合情况、有无假体周围断裂及无菌性松动、假体-骨界面愈合情况、双下肢是否不等长、术后并发症等。采用实体瘤疗效评价标准(response evaluation criteria in solid tumor,RECIST)评价肿瘤转归,采用美国肌肉骨骼肿瘤协会(Musculoskeletal Tumor Society,MSTS)93功能评分评价下肢功能。结果:所有患者手术均顺利完成,34例患者病变长度(125.5±35.4) mm(范围70~240 mm)、截骨长度(160.2±33.9) mm(范围80~275 mm)。肿瘤均未累及术前设计的截骨面。定制假体均安装牢固,与保留关节面一侧匹配紧密。术后2例出现局部切口脂肪液化、4例出现切口浅表感染,经清创及抗生素治疗后愈合。1例胫骨远端骨肉瘤患者假体-骨界面愈合较差,术后2个月出现严重假体周围感染致假体植入失败,经去除假体、控制感染及使用Ilizarov技术牵拉成骨治疗后感染控制,局部成骨可;其余33例患者假体-骨界面愈合良好。术后7个月,1例患者假体接触面局部骨质有局限吸收,但金属假体及螺钉未松动;其余患者均未发生感染及假体松动、断裂等并发症。术后所有患者均存活且获得随访,随访时间(13.8±5.6)个月(范围7~27个月),无一例发生截骨端肿瘤复发,但5例发生肺转移。16例患者出现双下肢不等长,其中10例长度差<2 cm、3例为2~5 cm 、3例超过5 cm 。除1例因感染而取出假体外,其余33例患者术后MSTS 93评分为(24.9±2.2)分(范围19~28分),评价为优26例、良7例。根据RECIST标准,34例患者中26例完全缓解、5例疾病进展、3例疾病稳定。结论:3D打印金属假体重建是治疗下肢恶性骨肿瘤切除术后骨缺损的有效方式之一,该方法安全可靠,早期疗效满意。
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3D打印人工椎体在脊柱肿瘤手术中的设计及初步应用
编辑人员丨6小时前
目的:探讨数字化骨科技术在脊柱肿瘤手术设计中的指导意义以及3D打印人工椎体临床初步应用效果。方法:回顾性分析2018年6月至2019年6月南方医科大学深圳医院骨科中心将3D打印人工椎体植入2例脊柱肿瘤患者的临床资料。男,32岁,颈椎神经鞘瘤;女,27岁,腰椎骨巨细胞瘤。通过Mimics软件三维重建肿瘤及周围解剖关系,规划手术设计,模拟截骨范围,3D打印疾病模型及手术导板,并个体化设计相匹配的金属人工椎体,包括钛合金椎体直径、孔隙率及重建固定方式。按照术前计划完成病灶切除和假体植入脊柱完成重建。术后定期观察患者颈或腰椎活动功能、肿瘤复发情况及脊柱重建稳定性。结果:2例患者均顺利按计划完成手术,分别获得21、13个月随访,术后影像学资料显示3D打印人工椎体与周围椎体匹配良好,重建稳定未见松动及周围骨溶解,肿瘤切除完整未复发,颈、腰椎活动良好。结论:数字化骨科技术在脊柱肿瘤治疗中可给予精准化指导,3D打印金属人工椎体设计需结合局部生理解剖个性化设计,其临床应用为脊柱肿瘤切除和脊柱重建提供了一种新方案。
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编辑人员丨6小时前
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3D打印技术在颅颌面多发性骨折患者治疗中的应用
编辑人员丨6小时前
目的:探讨3D打印技术(3DP)在颅颌面多发性骨折治疗中的应用效果。方法:选择2018年9月至2021年1月郑州大学第二附属医院整形外科收治的48例颅颌面多发性骨折患者,术前运用计算机辅助设计,所有患者术前均行颅颌面部三维重建,将数据输入3D打印机,智能化地模拟颅颌面多发性骨折内固定手术,并打印3D模型。利用模型设计复位治疗方法:如设计手术切口,置入固定钛板的长度、定位及数目等,完成内固定置入手术。术前、术前3D模拟复位模型和术后分别测量:额结节至鼻根部点直线距离(双侧Fr-N),下颌角点至髁突点直线距离(双侧Co-Go),双侧额结节点直线距离(Fr-Fr′),鼻根部点至颏下点直线距离(N-Me),下颌角点至颏下点直线距离(双侧Go-Me),鼻根部点至眶下点直线距离(双侧N-Or)。对比分析患者术前、术前3D模拟复位模型和术后左右两侧Go-Me/Co-Go、Fr-N/N-Or、Fr-Fr′/N-Me及Or-Or′/N-Me,采用 t检验进行数据分析,各组数据均服从正态分布。 结果:患者术后面部外观对称,颞颌关节功能得到改善,与术前设计吻合度较高,所有患者术后均未发生感染、神经损伤、咬合功能受限等并发症。患者术前与术后左右侧Go-Me/Co-Go比较差异有统计学意义( t=0.012、0.006, P<0.05),术前3D模拟复位模型与术后左右侧Go-Me/Co-Go比较差异无统计学意义( t=0.131、0.167, P>0.05);患者术前与术后左右两侧Fr-N/N-Or比较差异有统计学意义( t=0.050、0.044, P<0.05),术前左右两侧3D模拟复位模型Fr-N/N-Or比较差异无统计学意义( t=0.155、0.003, P>0.05);患者术前、术后Fr-Fr′/N-Me比较差异有统计学意义( t=0.065, P<0.05),术前3D模拟复位模型与术后Fr-Fr′/N-Me比较差异无统计学意义( t=0.119, P>0.05);术前及术后Or-Or′/N-Me比较差异有统计学意义( t=0.076, P<0.05),术前3D模拟复位模型与术后Or-Or′/N-Me比较差异无统计学意义( t=0.079, P>0.05)。 结论:3D打印技术在颅颌面多发性骨折治疗中能够显著提高术中切口定位的精准度、降低手术难度,缩短手术时长,减少感染、损伤重要神经血管等并发症的发生,并能达到较好的修复效果。
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编辑人员丨6小时前
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3D打印模型联合吲哚菁绿荧光胸腔镜单孔肺段切除术在早期肺癌中的应用
编辑人员丨6小时前
目的:探讨3D打印模型联合吲哚菁绿(ICG)荧光胸腔镜单孔肺段切除术在早期肺癌中的临床应用价值和优势。方法:前瞻性选取60例于2021年9月至2023年4月在福建省福州肺科医院胸外科行CT检查为肺磨玻璃结节的早期非小细胞肺癌,使用3D打印模型行单孔胸腔镜肺段切除术的患者作为研究对象,分成两组:ICG组(试验组)30例,膨胀萎陷组(对照组)30例。试验组通过静脉注射吲哚菁绿(ICG,0.25 mg/kg),采用荧光胸腔镜显露出拟切除的目标肺段,而对照组则使用改良膨胀-萎陷法显露出拟切除的目标肺段。搜集两组患者临床数据,运用统计学分析对比两组的一般资料和围手术期资料(手术时间、肺段段间平面显现时间、术后住院时间等)。结果:两组患者全部成功实施手术。试验组的段间平面的清晰显现时间[9(8,10) s]低于对照组[1 830(1 380,1 920) s, P<0.05];试验组的手术时间[(116.33±33.41) min]低于对照组[(146.90±39.53) min, P<0.05];试验组患者的术后胸管留置时间[2(2,2) d]低于对照组[2.5(2,3) d, P<0.05];试验组的术后住院时间[5(4,6) d]低于对照组[6(5,7) d, P<0.05]。两组的术中出血量、淋巴结清扫数、术后漏气时间、术后并发症等差异均无统计学意义( P>0.05)。 结论:3D打印模型联合ICG荧光技术可直观、精准、快速辨别肺部解剖结构及肺段段间平面,为单孔胸腔镜精准肺段切除术在早期肺癌中的应用提供可靠的技术保障。
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编辑人员丨6小时前
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含人脐血来源富血小板血浆的三维生物打印墨水在裸鼠全层皮肤缺损治疗中的应用
编辑人员丨6小时前
目的:探讨含人脐血来源富血小板血浆(HUCB-PRP)的海藻酸钠-明胶(AG)生物墨水(称为HUCB-PRP-AG生物墨水)的可打印性能和细胞相容性,及该生物墨水的三维打印组织治疗裸鼠全层皮肤缺损创面的效果。方法:采用实验研究方法。制备含体积分数2.5%、5.0%、10.0%HUCB-PRP的HUCB-PRP-AG生物墨水,分别命名为1P-AG、2P-AG、4P-AG。取AG、1P-AG、2P-AG、4P-AG,观察室温下外观,采用旋转流变仪检测黏度、储能模量和损耗模量。利用以上4种生物墨水分别进行三维生物打印并观察打印组织外观(后续使用交联后打印组织),将4种打印组织分别与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)在Transwell小室内用HUVEC专用培养基共培养24 h,采用细胞计数试剂盒8检测细胞增殖水平(样本数为3);将4种打印组织分别用DMEM培养基培养12、24、48 h,进行干燥称重并计算降解率(样本数为3);将1P-AG、2P-AG、4P-AG打印组织分别用磷酸盐缓冲液培养0.5、24.0、48.0 h,采用酶联免疫吸附测定法检测培养上清液中血管内皮生长因子(VEGF)的表达(样本数为5)。取16只6~8周龄雌性BALB/c-NU裸鼠建立背部全层皮肤缺损创面模型,分为创面仅覆盖医用水胶体敷料的常规对照组和另予HUCB-PRP滴加的HUCB-PRP组、AG打印组织覆盖的AG组、4P-AG打印组织覆盖的4P-AG组(每组4只),观察每组3只裸鼠伤后4、8、14 d创面愈合情况并计算创面愈合率;取每组剩余裸鼠伤后8 d创面组织,行苏木精-伊红染色后观察组织病理学改变,行免疫组织化学染色后观察CD31阳性新生血管情况。对数据行重复测量方差分析、LSD检验及Bonferroni校正。结果:在室温下,AG、1P-AG、2P-AG、4P-AG均呈半透明液态;AG为淡黄色,1P-AG、2P-AG、4P-AG均为淡红色但颜色依次逐渐加深。在温度10 ℃和剪切率0.1~10.0 s -1范围内,AG、1P-AG、2P-AG、4P-AG的黏度均随着剪切率的增加而减小;在温度10 ℃和角频率1~100 rad/s范围内,4种生物墨水的储能模量均大于损耗模量。4种生物墨水打印组织的分辨率与形态均相近。与1P-AG、2P-AG、4P-AG打印组织共培养24 h的HUVEC增殖水平分别为0.885±0.030、1.126±0.032、1.156±0.045,均明显高于与AG打印组织共培养的HUVEC的0.712±0.019( P<0.01);与2P-AG、4P-AG打印组织共培养24 h的HUVEC增殖水平均明显高于与1P-AG打印组织共培养的HUVEC( P<0.01)。1P-AG、2P-AG、4P-AG打印组织培养12、24、48 h的降解率均明显高于AG打印组织( P<0.01);2P-AG、4P-AG打印组织培养24、48 h的降解率均明显高于1P-AG打印组织( P<0.01);4P-AG打印组织培养12 h的降解率明显高于1P-AG打印组织( P<0.01),培养24、48 h的降解率均明显高于2P-AG打印组织( P<0.01)。培养0.5、24.0、48.0 h,2P-AG打印组织培养上清液中VEGF表达量均明显高于1P-AG打印组织( P<0.01),1P-AG和2P-AG打印组织培养上清液中VEGF表达量均明显低于4P-AG打印组织( P<0.01)。常规对照组与HUCB-PRP组裸鼠伤后8 d创面较伤后4 d干燥且缩小,HUCB-PRP组裸鼠伤后14 d创面较常规对照组缩小且无结痂;AG组、4P-AG组裸鼠伤后4 d创面上打印组织明显降解且创面无明显渗出,伤后8 d创面明显上皮化且缩小,伤后14 d创面无结痂;4P-AG组裸鼠伤后14 d创面完全上皮化。与常规对照组比较,AG组裸鼠伤后4 d创面愈合率明显降低( P<0.05),HUCB-PRP组、4P-AG组裸鼠伤后各时间点及AG组裸鼠伤后8、14 d创面愈合率均明显升高( P<0.01);与HUCB-PRP组比较,AG组裸鼠伤后4、8 d及4P-AG组裸鼠伤后4 d创面愈合率均明显降低( P<0.01),AG组裸鼠伤后14 d及4P-AG组裸鼠伤后8、14 d创面愈合率均明显升高( P<0.01);4P-AG组裸鼠伤后各时间点创面愈合率均明显高于AG组( P<0.01)。伤后8 d,常规对照组裸鼠创面组织可见大量炎症细胞浸润、少量新生微血管以及少量CD31阳性新生血管,HUCB-PRP组裸鼠创面组织可见大量炎症细胞浸润、丰富新生微血管以及较多CD31阳性新生血管,AG组裸鼠创面组织可见轻度炎症浸润、少量新生微血管以及少量CD31阳性新生血管,4P-AG组裸鼠创面组织可见轻度炎症浸润、大量新生微血管以及大量CD31阳性新生血管。 结论:HUCB-PRP-AG生物墨水具备良好的可打印性能和细胞相容性,其三维打印组织可促进裸鼠全层皮肤缺损创面血管化,加速创面愈合。
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编辑人员丨6小时前
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应用3D打印多孔金属髋臼双动头重建系统重建严重髋臼结构性骨缺损的早期疗效
编辑人员丨6小时前
目的:探讨3D打印多孔金属髋臼双动头重建系统(hip dual-mobility revision,HDR)治疗髋臼严重结构性骨缺损的早期临床疗效。方法:回顾性分析2019年7月至2020年5月接受髋关节翻修术的严重髋臼结构性骨缺损患者17例,男7例、女10例,年龄(67.3±9.3)岁(范围42~80岁);体质指数(22.2±3.8) kg/m 2(范围17.7~33.3 kg/m 2)。髋臼骨缺损Allan-Gross分型:4型15例、5型2例;Paprosky分型:2B型2例、3A型4例、3B型11例。术前下肢长度差为(42.9±31.1) mm(范围10~160 mm),1例患者Trendelenburg征阳性。术后随访时评估Harris髋关节评分、下肢长度差、影像学上髋臼假体的位置。 结果:全部病例获得随访,随访时间(12.1±3.0)个月(范围6~16个月)。术前Harris髋关节评分为(31.2±11.3)分,术后第3天为(63.5±10.0)分,术后第7天为(68.7±10.4)分,术后1个月为(70.2±10.1)分,末次随访时提高至(81.6±7.0)分,手术前后的差异有统计学意义( F=25.42, P<0.001)。术后即刻外杯外展角为48.1°±10.6°、前倾角为10.8°±6.0°,内杯外展角为45.0°±6.2°、前倾角为10.8°±3.7°,臼杯均处于Lewinnek安全区范围内。术后下肢长度差下降至(11.1±3.8) mm,与术前比较差异有统计学意义( t=4.327, P<0.001)。Trendelenburg征阳性患者术后即刻症状显著改善。随访期间所有髋臼组件在影像学上均稳定、无移位,未发现骨溶解或吸收,无感染、松动及神经损伤病例。 结论:3D打印多孔金属HDR可有效修复严重髋臼结构性骨缺损,翻修重建的假体初始稳定性高,能够提升术后早期髋关节功能。
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编辑人员丨6小时前
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左心耳3D模型体外动态流体中模拟左心耳封堵的应用价值
编辑人员丨6小时前
目的:通过将左心耳3D模型置于体外动态流体中模拟左心耳封堵操作,评估术前模拟操作的准确性及应用价值。方法:回顾性分析2014年6月至2016年12月于武汉大学人民医院接受经导管左心耳封堵术的21例心房颤动患者的术前二维及三维经食管超声心动图(two/three-dimensional transesophagel echocardiography,2D/3D-TEE)图像,3D打印获取三种材料的左心耳模型,即硅胶-水凝胶左心耳模型、硅胶左心耳模型、Tangoplus左心耳模型,进行仿真度评估后置于体外动态流体系统中,模拟封堵操作并预测封堵器型号,分析其与术中最终使用的封堵器固定盘的相关性。根据21例患者术中2D/3D-TEE监测结果,获取封堵器压缩比,观察封堵器残余漏。再次将21例患者的左心耳模型置于体外动态流体中,使用与术中相同型号的封堵器模拟封堵操作,测量封堵器压缩比,观察封堵器残余漏,并与术中测值进行对比及相关性分析。结果:硅胶-水凝胶左心耳模型仿真度评分高于硅胶左心耳模型及Tangoplus左心耳模型。基于硅胶-水凝胶左心耳模型中封堵器固定盘内径与术中使用的封堵器固定盘内径相关性( r=0.937, P<0.001)优于硅胶左心耳模型( r=0.918, P<0.001)及Tangoplus左心耳模型( r=0.895, P<0.001)。使用与术中相同型号的封堵器,硅胶-水凝胶左心耳模型中封堵器压缩比与术中封堵器压缩比差异无统计学意义( P=0.908)。21例患者术中实际观察到7例封堵器残余漏,而硅胶-水凝胶左心耳模型中观察到4例,硅胶左心耳模型及Tangoplus左心耳模型中均观察到5例。 结论:基于硅胶-水凝胶左心耳模型建立左心耳封堵术前模拟系统有助于经皮左心耳封堵术前决策,模拟演练和术后效果评估。
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编辑人员丨6小时前