骨科的個體化治療是骨科的重要發(fā)展方向之一。無論是個體化假體的應用還是常規(guī)假體的個體化植入，理論上均可改善骨關節(jié)假體與鄰近骨性結(jié)構的匹配，從而改善患者功能狀態(tài)。
但是由于個體化治療需要在手術前規(guī)劃、設計、制造等程序。而執(zhí)行這些程序的過程相對復雜，在時限上會產(chǎn)生一定程度的滯后。因而，雖然骨科個體化治療方案與患者個體的匹配度更高， 且理論上具有更好的長期療效。但是在傳統(tǒng)的個性化植入物加工方式下，醫(yī)學人員需要在常規(guī)植入物設計理念的基礎上，參考個體解剖進行假體優(yōu)化設計、并通過數(shù)控機床制作，最終由醫(yī)生進行植入。個體化治療仍然會受到費時、費錢、費力等弊端的制約。
3D打印在骨科個體化治療方面的優(yōu)勢
隨著3D打印技術在醫(yī)療領域應用的深入，3D打印技術有望從時限性角度加速骨科個體化治療流程。3D打印技術在醫(yī)療領域應用的發(fā)展，得益于醫(yī)學圖像及后處理技術的進步。20世紀80年代中期，醫(yī)學圖像技術得到發(fā)展，重建數(shù)字化模型的精度也隨之提高，越來越多的學術中心將3D實體模型應用于臨床研究。早期，這些3D模型是使用傳統(tǒng)數(shù)控機床進行減材處理。然而數(shù)控機床并不能加工出所有復雜的形狀。此時隨著計算機技術的發(fā)展，3D打印技術誕生，并逐漸用于構建結(jié)構復雜的3D醫(yī)學模型。
3D打印技術通過精確控制橫斷面輪廓，有效實現(xiàn)外在輪廓及內(nèi)部結(jié)構的同步重建，因此能充分滿足植入物與患者局部解剖結(jié)構的高度匹配。配合上前、后處理可進一步縮短等待時間。3D打印技術可以使醫(yī)生在數(shù)小時之內(nèi)就拿到3D實體模型，并通過模型做出最真實、準確的評估。借助3D打印模型，醫(yī)生在術前進行合理的規(guī)劃成為可能，個體化的手術導板工具成為現(xiàn)實，個體化植入物的制造也可以避免長時間的等待，制造成本也隨之下降。
3D打印技術在骨科臨床上的應用
3D打印技術可以整合骨科手術的多個環(huán)節(jié)，包括術前規(guī)劃、指導個體化的植入植入物，還包括個體化骨科植入物的制作。個體化骨科植入物可保證幾何形態(tài)的完美匹配，理論上可保證良好的初始穩(wěn)定性、改善骨長入，延長假體壽命。
有的研究人員使用3D打印技術輔助制造個性化人工半膝關節(jié)。主要制造方式是通過醫(yī)學圖像和前處理軟件生成3D打印模型，然后通過3D打印機做出光敏樹脂原型，然后以硅膠為材料進行翻模 , 經(jīng)過一系列后處理之后，最后澆注獲得個體化鈦合金關節(jié)植入物。可以看到，借助3D打印模型和倒模技術制造個性化金屬植入物的流程仍然較為繁瑣。
隨著數(shù)字化技術的成熟和3D打印技術的發(fā)展，臨床上已經(jīng)開始使用EBM（電子束熔融）和SLM（選擇性激光融化）這樣的3D打印技術直接進行金屬植入物的制造。其中，EBM技術雖然在精度上略遜于SLM技術，但成型效率高，高溫環(huán)境下一次成型，殘余應力低，無需二次熱處理，鈦合金成型件生物相容性良好，適用于骨科植入物的直接制造，相關產(chǎn)品已經(jīng)通過了美國FDA及歐盟CE認證。上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院通過與患者、醫(yī)院、管理部門等多方協(xié)議的方式，已在該領域進行了試驗。例如，2005年，第九人民醫(yī)院的戴尅戎院士接診了一位右側(cè)骨盆長有頭顱大小肉瘤的患者。患者需要接受人工半骨盆置換以保全他的臀部和下肢。為解決傳統(tǒng)的半骨盆假體很難跟患者骨盆殘余部分吻合的問題，戴尅戎院士使用了3D打印技術進行個體化半骨盆的設計，手術短期效果滿意。
在個體化骨科植入物領域，另一個記憶尤新的應用是，2011年比利時和荷蘭的科學家們?yōu)橐幻?3歲女性移植3D打印下頜骨的手術。植入物的研發(fā)團隊依據(jù)患者的CT掃描圖像，生成3D模型，并通過計算機在植入物模型表面設計了數(shù)千條溝槽。這樣的設計能夠促進患者血管、肌肉及神經(jīng)與植入物盡快長合。設計好的植入物3D模型最終通過比利時LayerWise公司的SLM 3D打印技術打印出來。打印過程是通過激光對鈦合金粉末進行融化并進行3000層的疊加，打印完成后再對植入物進行陶瓷涂層。植入手術歷時4個小時，且患者恢復良好。
比利時的Hasselt大學預計，量身定做的各種植入物將被廣泛使用，定制化植入物的使用在不久的將來會成為常態(tài)。
文章部分內(nèi)容援引《醫(yī)用生物力學》第29卷 第3期，《骨科個體化治療與3D打印技術》，作者：王燎，戴尅戎；《生物骨科材料與臨床研究》2013年12月第10卷第6期，《3D打印在醫(yī)療器械領域的應用》，作者：王彩梅、張衛(wèi)平、李志疆。