文档介绍：3D 打印技术在耳鼻咽喉科领域的研究现状与应用前景 2015-02-25 16:05 来源:中华耳鼻咽喉头颈外科杂志作者:赵丹珩孙建军字体大小- |+ 3D 打印技术被认为是制造业的一次革命。基于计算机技术的发展、生产工艺的进步和新型材料的问世, 目前 3D 打印已经在包括生命科学在内的多个领域获得长足进步。在生物医学领域, 其发展过程是从早期的探索性术前模型复制, 到成功打印适形性假体修复骨质缺损, 再到目前多种新型医用材料乃至细胞制备技术,在医学修复的应用领域取得了可喜的进展。本文介绍近年来 3D 打印技术在生物医药领域的研究与进展, 介绍其在耳鼻咽喉头颈外科领域研发现状,展望其在该领域的应用前景和未来。一、 3D 打印技术的基本原理、制造过程及主要类型根据“分段制造、逐层叠加”的原理, 3D 打印工作流程分为 3 步。第 1 步为图像获取。通过光学扫描或全息照相获得人体的影像数据, 而体内部分可以通过 CT 、 MRI 甚至正电子发射计算机断层显像( PET )来获得高分辨率和高对比度的医学影像资料。第2 步为图像后处理。光学扫描或全息照相可以获得标准的 3D 模型文件( STL ) 格式; CT 、 MRI 、 PET 等医学影像学获取的数据通常储存为医学数字影像和通信标准( ) 格式。此格式文件进行数据转化后被读取, 实现目标物体 3D 切分和可视化, 并用计算机辅助设计( CAD )模型最终输出至 3D 打印设备。第3 步为快速成形。即将 CAD 数据转化为三维实际物体,最终实现计算机辅助制造( CAM )。根据成型技术的原理及打印材料的不同, 可将 3D 打印技术细分为以下几种模式: 光固化立体印刷( SLA ), 熔融沉积成型( FDM ), 选择性激光烧结( SLS ), 分层实体制造( LOM ), 喷墨印刷( inkjet printing ) 等在实际应用时, 将根据打印材质的不同和打印精度、假体强度的差异而选择不同的打印模式。二、 3D 打印在耳鼻咽喉头颈外科领域的研究与应用 1. 耳外科解剖训练及医学教育: 颞骨是人体内最为复杂的骨骼系统, 其内不仅有错综的骨性和软组织结构,而且包括有许多精细的含气与含液间隙。其中包含面神经、颈内动静脉、耳蜗、前庭与半规管等重要的结构。由于颞骨内结构的个体差异较大,解剖变异时有发生。熟练掌握颞骨解剖是耳科医生的必备技能, 然而由于其立体形态不规则、微观结构精细复杂, 传统二维图像示教具有相当的局限性, 而解剖材料( 尸头) 的极度匮乏, 使得实体颞骨解剖的训练难以推广。长期以来, 熟练掌握颞骨手术的解剖结构一直是制约耳科医师技能发展的瓶颈。自 3D 打印技术问世以来, 外科解剖训练领域也已有长足进步。 Vorwerk 和 Begall 利用颞骨 CT 扫描数据, 结合 CAD 技术, 使用 SLA 技术制作了最早的人体颞骨模型, 并用于基本的显微解剖练****和手术操作模拟。其后 Suzuki 等通过高分辨 CT 扫描, 使用 SLS 技术制作更为精细的颞骨模型,并可使用传统手术器械在显微镜下进行解剖和手术练****2012 年, 美国华盛顿大学的 Monfared 等报道通过 3D 打印技术制作了高保真且成本低廉的手术用中耳模型, 并采用不同材质分别模拟骨质和软组织。该模型在精细度、真实性和力