医疗3D打印的价值主张是巨大的，这其中原有的创新推动新的创新出现，通过先进的医学成像技术来创建特定于患者或患者匹配的医疗解决方案的能力一直是医疗创新的驱动力——尤其是随着新的3D打印技术的发展。
本期，通过节选近期国内在医疗方面的实践与研究的多个闪光点，3D科学谷与谷友一起来领略的这一领域的研究近况。
3D导板引导下微创骨皮质切开术
辅助正畸治疗骨性Ⅱ类错（牙合）畸形的临床研究
周杨一帆、张京剧、廖崇珊、李思进、倪可人、时函、康非吾
同济大学附属口腔医院口腔颌面外科、同济大学口腔医学院上海牙组织修复与再生工程技术研究中心、同济大学口腔医学研究所
亮点：
目的:探索三维(three dimensions,3D)打印导板引导的微创骨皮质切开术辅助正畸治疗骨性Ⅱ类错（牙合）畸形的临床效果。
方法:选取就诊于我院的24例成人骨性Ⅱ类上颌前突患者,均需拔除上颌双侧第一前磨牙并使用种植体支抗内收上前牙,将其随机分为2组,对照组行常规正畸治疗,研究组在关闭间隙开始时实行3D打印导板引导下的微创骨皮质切开术,术后加力方式同对照组。分别对2组患者软硬组织变化相关指标和临床效果相关指标进行分析和比较。
结果:研究组U1-SN(上中切牙长轴与SN连线交角)的变化值为(-1.49±2.18)°,U1-NA(上中切牙长轴与NA连线交角)为(-5.63±3.39)°,NA-Apo(颌突角)为-4.10(-4.60,-2.00)°,U1-Apo(上中切牙突距)为(-3.10±0.95) mm,与对照组相比,差异有统计学意义;研究组关闭拔牙间隙过程中牙齿的每月平均移动距离[(0.90±0.21) mm]显著大于对照组[(0.54±0.15) mm],术后的牙根均未损伤,研究组与对照组治疗后牙根吸收程度、牙周探诊深度均无明显差异。
结论:在骨性Ⅱ类的错（牙合）畸形患者掩饰性治疗中,辅助3D打印引导下微创骨皮质切开术可有效实现上颌前牙的整体移动,缩短治疗时间,手术并发症较少,是骨性Ⅱ类患者掩饰性正畸治疗有效的辅助手段。
3D打印壳聚糖水凝胶的设计制备
及其在生物医学中的应用
雷秀雪、吕永乐、王磊
北京科技大学材料科学与工程学院
亮点：
壳聚糖水凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性能，被广泛的应用于生物医学领域。壳聚糖水凝胶通常是壳聚糖溶液通过凝胶化过程形成交联结构。具有复杂结构的壳聚糖水凝胶不能通过传统方式制备，进而限制了它在生物医学中的应用。3D打印技术是一种先进的制造技术，可以通过设计模型和调整打印参数制备具有个性化的水凝胶支架和具有高度复杂几何结构的水凝胶，这种水凝胶可以负载细胞和药物，以加速组织再生。壳聚糖水凝胶与3D打印结合在生物医学领域具有广阔的前景。综述了3D打印壳聚糖水凝胶的最新研究进展，根据交联策略的不同，从物理交联壳聚糖水凝胶和化学交联壳聚糖水凝胶两个方向分析了壳聚糖水凝胶的形成机理，讨论了常用的3D打印技术原理，包括喷墨式3D打印、挤出式3D打印以及光固化3D打印（立体光固化成型和投影式光固化成型），介绍了3D打印壳聚糖水凝胶在皮肤伤口愈合、骨组织工程、神经组织工程和药物递送系统中的应用，并对3D打印壳聚糖水凝胶在生物医学中的应用进行展望。
自稳定零切迹3D打印
人工椎体治疗脊髓型颈椎病
© 3D科学谷白皮书
李玉伟1李修智2严晓云1王海蛟1
1. 漯河市中心医院骨科2. 郑州大学医学院临床医学系
亮点：
目的 探讨颈前路椎体次全切减压融合术(anterior cervical corpectomy and fusion,ACCF)中应用自稳定零切迹3D打印人工椎体治疗脊髓型颈椎病的安全性和疗效。
方法 回顾性分析2022年1月—2023年2月符合选择标准的37例脊髓型颈椎病患者临床资料。颈前路单个椎体次全切除减压后，15例采用自稳定零切迹3D打印人工椎体行内固定融合(治疗组)，22例采用3D打印人工椎体和颈前路钛板行内固定融合(对照组)。两组患者年龄、性别、病变节段、病程以及术前日本骨科协会(JOA)评分等基线资料比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。记录并对比两组手术时间、术中出血量、住院费用、JOA评分及改善率、术后假体下沉发生率、椎间融合情况等指标。
结果 与对照组相比，治疗组手术时间缩短、住院费用降低，差异有统计学意义(P<0.05)；术中出血量组间差异无统计学意义(P>0.05)。两组患者均获随访，治疗组随访时间6～21个月，平均13.7个月；对照组6～19个月，平均12.7个月。治疗组术后无患者发生吞咽困难，对照组5例发生吞咽困难，两组吞咽困难发生率差异有统计学意义(P<0.05)。术后12个月两组JOA评分均较术前改善(P<0.05)，但两组间JOA评分及改善率差异均无统计学意义(P>0.05)。影像学复查示，两组均达椎间融合，椎间融合时间差异无统计学意义(P>0.05)；末次随访时，治疗组2例、对照组3例发生假体下沉，发生率差异无统计学意义(P>0.05)。随访期间均未发生内植物移位或钛板螺钉断裂。
结论 采用自稳定零切迹3D打印人工椎体治疗脊髓型颈椎病，不仅能获得与3D打印人工椎体相似疗效，还能缩短手术时间，降低术后吞咽困难发生率。
Ca元素添加对3D打印Ti模板渗流铸造
Mg-1Zn-1Sn合金支架组织与性能的影响(英文)
© 3D科学谷白皮书
宇雷霆1刘昊1姜芃男1吕绍元1,2赵云1,2李伟1,2,3陈民芳1,2,3
1.天津理工大学材料科学与工程学院2. 天津理工大学功能材料国家级实验教学示范中心3. 天津理工大学光电材料与器件天津市重点实验室
亮点：
骨缺损患者在进行骨移植手术时需要植入多孔支架。本研究采用3D打印Ti支架为模板，渗流浇铸制备了Mg-1Zn-1Sn和Mg-1Zn-1Sn-0.2Ca合金支架，以实现支架内部完全连通和孔隙结构精准控制。
结果表明：三种孔径的P模型的实际孔隙率和孔径均大于设计值。Ca元素的加入使合金的第二相由Mg2Sn相转变为CaMgSn相，并且细化了显微组织。Mg-1Zn-1Sn-0.2Ca合金支架的抗压屈服强度和压缩模量分别达到32.61 MPa和0.23 GPa。其电化学腐蚀电流密度可达14.64μA/cm2，瞬时腐蚀速率为0.335 mm/y。两种合金支架均无细胞毒性，不仅表现了优异的生物相容性，而且对大肠杆菌的抗菌效果均高于97.81%。表明Mg合金支架在骨缺损治疗方面具有巨大的临床应用潜力。
3D生物打印技术的分类评价及
其应用于组织工程血管构建的研究进展
李霞飞1闫欢欢2杨托2张雪薇2张锦锦2陆晓生3陈俊杰4井长勤2赵亮2
1. 新乡医学院医学工程学院2. 新乡医学院生命科学技术学院3. 新乡医学院第三附属医院4. 马来西亚理科大学先进医学与牙医学院
亮点：
心血管疾病是一种重要的疾病，目前尚缺乏能够应用于冠脉搭桥手术的小口径人工血管。传统的组织工程血管支架制备技术在调节支架的孔径、几何形态和互连性方面上存在不足。3D生物打印技术能够模拟血管组织的天然结构，精确打印活细胞和生物材料，在纳米尺度上对支架的微观结构和孔隙率进行调控，为研发新型的组织工程血管提供了新思路。本文系统评价了3D生物打印技术的分类特点，并深入探讨了3D生物打印技术在组织工程血管领域的最新研究进展，分析总结了其优点，同时指出此技术还存在较多问题需要解决，如血管材料的免疫排斥等，为其进一步的研究提供参考和借鉴。
基于3D打印模型辅助后柱螺钉内固定
用于髋臼骨折的可行性和安全性
王争刚
陕西省核工业二一五医院
亮点：
目的 探讨基于3D打印模型辅助后柱螺钉内固定用于髋臼骨折的可行性和安全性。
方法 选取2020年1月至2021年6月本院收治的80例髋臼骨折患者为研究对象，依据入院编号奇偶性将其分为对照组和观察组，每组40例。对照组行腹直肌旁入路切开复位螺钉内固定术，观察组行基于3D打印模型辅助后柱螺钉内固定。比较两组的治疗效果。
结果 术后6个月，观察组的Fugl-Meyer运动功能评定量表(FMA)、Harris髋关节功能评分(HHS)、日常生活活动能力量表(ADL)评分显著高于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)。观察组的并发症总发生率显著低于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)。观察组的手术时长、住院时间及骨愈合时间显著短于对照组，术中失血量显著少于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)。术后2 d，观察组的CD4+、CD4+/CD8+、白细胞介素-10(IL-10)水平显著高于对照组，CD8+、白细胞介素-6(IL-6)水平显著低于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)。观察组的远期恢复优良率显著高于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)。
结论 基于3D打印模型辅助后柱螺钉内固定可显著提升髋臼骨折治疗效果，促进患者髋臼功能恢复，具有重要的临床应用价值。
3D打印可定制热塑性聚氨酯/聚已内酯
共混物食管支架的生物力学性能
韦归鸿1武贵林2曾帅2黄圣华1张麒麟3冯军3曾博4于鹏1
1. 广西大学土木建筑工程学院工程力学科学研究中心2. 中国人民解放军联勤保障部队第923医院麻醉科3. 广西南宁锐锋医疗器械有限公司4. 中山大学附属第一医院胸外科
亮点：
食管支架在食管疾病的临床治疗中有广泛的应用。但商业食管支架尺寸固定，无法根据患者食管的几何形状进行个性化定制。通过熔融共混结合3D打印技术的方式制备了一种热塑性聚氨酯（TPU）/聚己内酯（PCL）共混物食管支架，并基于对TPU/PCL组分比例的调节，实现了对支架力学性能的调控。通过差示扫描量热、热重分析、力学试验、体外降解试验和细胞毒性检测研究了TPU/PCL共混物的理化特性及支架的各项关键指标。结果表明，TPU/PCL共混物具有良好的材料相容性和力学性能，且细胞活性为72.9%，对细胞无潜在毒性。经过为期8周的体外降解试验，支架的重量损失均小于2%，且力学性能无明显变化。3D打印TPU/PCL共混物支架优越的力学和生物学性能证明了其在食管狭窄的临床个性化治疗中具有潜在应用前景。
模块化截骨、角度测量装置的研制
及在股骨颈基底部旋转截骨术中的初步应用
洪泽鑫、陈亮、陈景杨、陈诚霖、刘卓华、马晨昊、杨邵旭、吴宇峰
广州中医药大学附属中山中医院骨三科
亮点：
目的 探讨3D打印截骨导向座、股骨头旋转角度测量器辅助行股骨颈基底部旋转截骨术在临床上的应用效果。
方法 自2019年6月至2022年6月，共有3例患者纳入研究，均为男性，右侧1例，左侧2例，年龄分别为48岁、31岁、41岁。术前计算患者股骨颈旋转轴线及股骨头坏死区域旋转角度等参数，结合逆向工程原理设计外科脱位及股骨颈基底部截骨导向座，并利用3D打印技术制作出截骨导向座。术中使用该导向座进行截骨，后借助自主研发股骨头旋转角度测量器精确旋转股骨头坏死区域。记录手术术中出血量、手术时长及术后并发症，术前、术后末次随访采用Harris髋关节评分对患侧髋关节进行功能评价。
结果 3例患者均获随访，术后随访时间分别为24个月、20个月、35个月。术中出血量均为300 mL,手术时长分别为130 min、180 min、205 min。术前Harris评分为83分、74分、78分，末次随访Harris评分为94分、86分、83分。术后X线片示旋转程度及固定位置良好，均未见并发症发生。
结论 3D打印截骨导向座联合旋转角度测量器有利于传统手术向可量化的、标准化的精确操作演化，为术者术中快速定位及精准截骨矫形提供了一种行之有效的新方法。
3D生物打印技术
在耳廓修复重建中的应用研究进展
1.陈小雷1胡浩磊2李谊2岳玮2张秀静3沈德新2麻文来2邢培梅2张亚戈2关泰红2
新乡医学院2. 中国人民解放军联勤保障部队第九八八医院耳鼻咽喉科3. 中国人民解放军总医院京南医疗区复兴路门诊部
亮点：
目的 对3D生物打印技术在耳廓修复重建方面的应用研究进展作一综述。
方法 广泛查阅近年来国内外3D打印与耳廓修复重建相关研究文献，对3D生物打印技术概念及其在耳廓修复重建中的应用研究进展进行总结。
结果 耳廓具有复杂解剖结构和功能，需要精确组织重建和形态复制，因此3D打印技术在耳廓修复重建方面具有巨大应用潜力。与传统3D打印技术相比，3D生物打印技术不仅能模拟耳廓外形结构，还能将细胞与材料混合，在支架成型过程中实现细胞在支架内部的精准分布，模拟天然组织组成及结构，更有利于构建具有生物活性功能的耳廓组织，从而提高修复效果。
结论 3D生物打印技术可以重建耳廓组织，能避免传统自体软骨移植相关并发症，寻找既符合耳廓组织机械性要求，又符合生物要求的生物墨水是目前研究的主要挑战。
基于低温沉积3D打印技术
构建新型组织工程半月板支架的研究
陈明学1吴江1,2殷瀚2眭翔2刘舒云2郭全义1,2
1.首都医科大学附属北京积水潭医院矫形骨科2. 中国人民解放军总医院第一医学中心骨科研究所骨科再生医学北京市重点实验室全军骨科战创伤重点实验室
亮点：
目的 基于低温沉积3D打印技术构建新型组织工程半月板支架，评价该支架理化性质及生物相容性。
方法 取新鲜猪膝关节半月板，采用改良物理化学联合方法脱细胞处理，获得脱细胞半月板基质匀浆；经大体观察、HE及DAPI染色观察脱细胞效果，甲苯胺蓝、番红O及天狼猩红染色评估黏多糖和胶原保留情况。然后制备脱细胞半月板基质生物墨水，通过低温沉积3D打印技术制备新型组织工程半月板支架。扫描电镜观察微观结构；与脂肪MSCs共培养后，采用细胞计数试剂盒8(cell counting kit 8,CCK-8)观测支架细胞相容性，死/活细胞染色和细胞骨架染色观察细胞活性和形态；植入大鼠皮下实验后组织学染色评估支架炎症细胞浸润与降解情况。
结果 脱细胞后半月板基质匀浆呈透明凝胶状，DAPI和组织学染色示有效去除免疫原性的核酸，同时黏多糖及胶原有效成分保留。采用低温沉积3D打印技术成功构建新型组织工程半月板支架，扫描电镜示支架呈分级大孔-微孔的微观结构；CCK-8检测示支架具有良好细胞相容性；死/活细胞染色示支架可有效维持细胞活性（>90%）；细胞骨架染色示支架有利于细胞黏附和铺展；支架植入大鼠皮下1周后有轻度炎症反应，3周后未见明显炎症反应，并可见支架逐步降解。
结论 基于低温沉积3D打印技术构建的新型组织工程半月板支架具有分级大孔-微孔的微观结构和良好细胞相容性，有利于细胞黏附和生长，为下一步组织工程半月板支架的体内研究奠定基础。
3D打印技术辅助微导管塑形
在前交通动脉瘤栓塞治疗中的应用
范志祥、崔艳峰、徐浩、高志康、张庆真、应廷嵩、吴子臣
徐州医科大学附属医院介入放射科
亮点：
目的 探讨3D打印技术在前交通动脉瘤栓塞治疗中的应用价值。
方法 选取就诊于我院经脑动脉造影确诊前交通动脉瘤患者40例，随机分为两组，观察组与对照组各20例。其中对照组术者术中正常造影后凭借手术经验直接塑形微导管。观察组则通过处理后的3D-DSA造影数据，制作前交通动脉瘤模型，在术前辅助微导管塑形。比较两组微导管首次塑形成功率、微导管末次塑形后进入指引导管至到达理想释放弹簧圈位置的时间、术后即时评分情况、术后至出院的恢复时间、术后6个月随访阴性率。
结果 观察组患者术中微导管首次塑形成功率75%(15/20)，微导管末次塑形后通过指引导管至到达理想释放弹簧圈位置时间（49.35±9.49）s，术后即时评分4分（4,4），术后至出院的恢复时间（3.25±1.02）天。对照组患者术中微导管首次塑形成功率40%(8/20)，微导管末次塑形后通过指引导管至到达理想释放弹簧圈位置时间（79.85±17.47）s，术后即时评分3分（3,4），术后至出院的恢复时间（4.15±1.27）天。两组比较，差异有统计学意义（P<0.05）。而观察组患者术后6个月随访阴性率为95%，对照组患者术后6个月随访阴性率为90%，差异无统计学意义（P>0.05）。
结论 相较于传统微导管塑形方式，3D打印技术的应用，可使术中微导管首次塑形成功率提高、缩短手术操作时间及术后恢复时间、显著提高塑形微导管的精确度与稳定性及治疗效果。
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