【摘 要】 目的 探討三維重建仿真模型及計算機輔助設計個性化假體在修復下頜骨缺損中應用的可行性，并分析其臨床療效。 方法 2002年7月－2009年11月，收治9例下頜骨缺損患者。男4例，女5例；年齡19～55歲。均為下頜骨病變截除術后遺留大面積下頜骨缺損；其中頜骨良性病變8例，下頜牙齦癌1例。缺損部位：缺損跨越中線2例，包括髁狀突缺損4例，局限于一側且未累及顳下頜關節(jié)缺損3例。缺損范圍為9.0 cm × 2.5 cm～17.0 cm × 2.5 cm。術前行螺旋CT掃描后三維重建數字化頜骨模型，通過快速成型技術制備個性化假體。一期手術植入假體修復頜骨缺損，6個月后行二期手術種植義齒。 結果 一期手術中個性化假體就位順利，耗時10～23 min；延伸板與骨面貼合良好。術后切口Ⅰ期愈合，面部外形滿意，咬關系良好，張口時下頜偏斜糾正。二期手術時見種植體牢固無松動，基臺穿齦后與對頜牙位置關系良好，達到術前設計理想位置?；颊咭黄谛g后均獲隨訪，隨訪時間1～9年。末次隨訪時復查X線片以及頭顱后前位、顱基位、全口曲面斷層X線片顯示，個性化假體固定良好無松脫，外形對稱。 結論 三維重建仿真模型及計算機輔助設計個性化假體應用于下頜骨缺損修復中能提高手術精度，節(jié)省手術時間。
目的 綜述計算機輔助成型技術制備骨組織工程支架的應用和相關研究進展。 方法 廣泛查閱近年有關計算機輔助成型技術制備骨組織工程支架的文獻，并進行綜述。 結果 近10 余年來許多研究致力于計算機輔助成型技術制備骨組織工程支架。該技術包括骨支架建模和骨支架快速成型，骨支架建模方法包括醫(yī)學計算機輔助設計界面法、STL 界面法和反求界面法，反求界面法可以完全模擬正常骨組織，是目前最好的建模方法。快速成型包括多種方法，如熔融沉積技術、三維打印技術、選擇性激光燒結技術、三維生物描繪技術、低溫沉積制造技術，可以制備出包含骨骼內部結構的三維孔隙結構。 結論 隨著支架建模和制造成型技術的不斷改進，計算機輔助成型技術將成為制備骨組織工程支架的主要有效手段。
目的 利用計算機輔助設計和快速成型（rapid prototyping，RP）技術研制一種個體化導向模板，探討其輔助寰樞椎椎弓根螺釘植入的準確性與可行性。 方法 對8 具成人尸體寰樞椎標本行CT 掃描獲得Dicom 格式數據，三維重建軟件Mimics 10.01 中建立寰樞椎三維模型并測量寰樞椎椎弓根相關參數，模型以STL 格式保存。在Imageware12.1 軟件中打開寰樞椎三維重建模型，讀入點云數據、定位基準及參考平面；然后在Geomagic Studio 10 軟件中對模型進行曲線和曲面的處理，確定模型的三角網格面；最后通過Pro/Engineer 4.0 軟件設計椎弓根的最佳進釘通道，提取寰椎后弓及樞椎椎板后部的表面解剖學形態(tài)，建立與其解剖學形態(tài)相一致的反向模板，將設計的椎弓根螺釘進釘通道和反向模板合成在一起，在軟件中建立起個體化導向模板的數據模型，以STL 格式保存。將STL 文件導入Dimension 3D 打印機，利用RP 技術制作寰樞椎椎體實物模型和實物導向模板。在標本上利用個體化導向模板輔助植入寰樞椎椎弓根螺釘，術后通過肉眼觀察和CT 斷層掃描兩種方式評價螺釘植入的準確性。 結果 個體化導向模板大小設計合適，使用簡便，每個模板均能緊密貼合于相應寰樞椎標本的后部骨性結構上，在植釘過程中未發(fā)現模板松動和移位。術中共應用8 個個體化導向模板，輔助植入寰樞椎椎弓根螺釘32 枚。術后肉眼觀察及CT 斷層掃描顯示所有螺釘進釘點準確，進釘方向適當。寰椎椎弓根螺釘準確性分級：0 級15 枚，Ⅰ級1 枚；樞椎椎弓根螺釘準確性分級均為0 級。 結論 利用RP 技術生產出的個體化導向模板輔助寰樞椎椎弓根螺釘植入準確性高、操作簡便，有一定的臨床應用前景。
目的 初步確立hBMSCs 的二維生物打印方法，實現對細胞噴射過程的控制并保持打印后細胞活力。 方法 取健康志愿者骨髓5 mL，常規(guī)培養(yǎng)hBMSCs 至第2 代，調整為1 × 106 個/mL 單細胞懸液。實驗分3 組：打印組1 細胞先行碘化丙啶（propidium iodide，PI）熒光標記，快速成型組織打印機進行二維細胞打印，x 軸間隔300 μm，y 軸間隔1 500 μm，激光共聚焦顯微鏡觀察。打印組2 細胞未行PI 標記，經生物打印后培養(yǎng)2 h，Live/Dead viability Kit 測定細胞活力，激光共聚焦顯微鏡觀察細胞熒光染色情況；取1 份未經Live/Dead viability Kit 測試的打印組2 細胞，培養(yǎng)7 d 后倒置顯微鏡觀察細胞形態(tài)，貼壁后常規(guī)培養(yǎng)，動態(tài)觀察細胞生長狀態(tài)。對照組除細胞懸液不行打印，其余操作同打印組2。 結果 打印組1 細胞激光共聚焦顯微鏡觀察，“細胞墨滴”在二維組織中規(guī)則且均勻分布，滿足二維設計細胞打印要求；每個“細胞墨滴”包含細胞15 ～ 35 個。打印組2 細胞經活力測試，細胞孵育30 min 后激光共聚焦顯微鏡觀察顯示細胞熒光染色情況。對照組細胞活力與打印組2 無明顯區(qū)別。打印后細胞常規(guī)培養(yǎng)7 d，細胞可正常貼壁生長，形態(tài)、生長狀態(tài)良好。 結論 通過生物打印技術可實現hBMSCs 在二維平面上的定向、定量規(guī)則分布，并為進一步的細胞三維打印乃至器官打印體系奠定基礎。
目的 了解計算機技術在組織工程學研究方面的應用情況。方法 廣泛查閱近年有關計算機技術、圖像處理、計算機輔助設計及先進制造技術等應用于組織工程研究的相關文獻，并進行綜述。結果 計算機輔助組織工程學是計算機輔助技術和組織工程學相結合產生的新的研究領域，是未來組織工程學研究發(fā)展的新方向，包括醫(yī)學CT/MRI掃描、計算機輔助三維重建、解剖組織建模、計算機輔助設計、快速成型技術、計算機輔助組織工程支架制作、計算機輔助組織植入等。結論 計算機輔助組織工程學在組織工程支架制作、人工組織植入等方面用途廣泛，是組織工程學研究的新的有效途徑。
目的 利用快速成型與反求技術建立大塊下頜骨缺損的外形與功能重建的方法。 方法 2002年4月～2004年8月，大面積下頜骨病變截除術后遺留大塊下頜骨缺損患者4例，男1例，女3例，年齡21～42歲。均為二期修復，術前張口度1.8～2.5 cm，平均2.2cm，均存在開閉口運動偏斜。采用CT數字化圖像數據，利用Mimics圖像軟件和Geomagic Studio曲面重構軟件鏡像恢復下頜骨缺損區(qū)數據及種植體結構設計，快速成型技術制作缺損下頜骨的樹脂模型，通過鑄造技術制造純鈦修復支架，修復缺損重建功能。結果 術前CT掃描數據可以直接被圖像設計軟件使用，精密制造出缺損下頜骨的樹脂模型和鈦支架，并可以設計良好的種植體。術后4例患者傷口均Ⅰ期愈合，隨訪3個月～2年，缺損區(qū)面部外形恢復滿意，開口度3.0～3.4 cm，平均3.2 cm。咬 牙合關系正常，開閉口功能正常無偏斜。1例術后6個月行種植義齒鑲復，咀嚼功能恢復良好。結論 利用快速成型與反求技術進行個體化修復大塊下頜骨缺損，方法簡便，修復精確，可同時修復外形及重建咀嚼功能。
目的 探討利用電子束CT（electron beam CT，EBCT）數據、快速成型技術制作三維頭顱模型的方法，以及在顱頜面創(chuàng)傷后骨缺損修復中的應用。方法 EBCT連續(xù)薄層容積掃描提取層面輪廓數據，所得數據以計算機輔助設計軟件構建曲面模型，模型數據輸入AFS-320QZ激光快速成型機，運用液態(tài)光敏樹脂選擇固化法，以光敏樹脂為成型材料獲得仿真三維頭顱實體模型，在實體模型上進行手術模擬并預制個體化骨缺損修復體。應用于外傷后二期額骨缺損修復1例，患者術前左側額部凹陷，鼻根低平，鼻梁左側歪斜；EBCT掃描左額骨缺損4cm×6 cm。結果 EBCT數據和快速成型技術結合制作的三維仿真頭顱實體模型，能詳盡、直觀地顯示顱頜面創(chuàng)傷后骨骼的三維解剖結構及相互關系?；颊呃媚Ｐ皖A制的修復體與缺損適配性好，術后左額骨缺損達解剖意義修復，鼻梁塌陷歪鼻畸形獲得矯正。隨訪1年5個月，醫(yī)患雙方均滿意。結論 三維頭顱模型能真實再現病體原形，為準確診斷、手術計劃及模擬提供真實的虛擬空間，在顱頜面創(chuàng)傷修復中具有重要的意義。
目的 設計并制造一種用于復合異體半關節(jié)移植的個體化人工半膝關節(jié)，為解決異體骨移植關節(jié)軟骨壞死和異體自體關節(jié)形狀不匹配時提供一種方案。方法 利用提取的股骨髁關節(jié)軟骨三維輪廓數據，在Surfacer 9.0圖像處理軟件上進行個體化人工半膝關節(jié)的計算機輔助設計，得到三維模型，進行數據格式轉換，在LPS600快速成型機上制出快速成型樹脂模，對樹脂模進行修整、拋光獲得理想的個體化人工半膝關節(jié)模型，經硅膠翻模、制作蠟模、成殼、澆鑄，獲得鈦合金關節(jié)。將快速成型不易加工的融合籠焊接到關節(jié)上，拋光后即獲得鈦合金個體化人工半膝關節(jié)成品。并選擇1例14歲患者，因右股骨下段骨肉瘤切除異體骨段保肢術后復發(fā)為臨床應用。結果 設計、制造出1例新型復合異體半關節(jié)移植的個體化人工半膝關節(jié)，術中見假體與異體骨、對側關節(jié)匹配良好。手術順利，患者5周可下地行走，6個月異體-自體骨愈合，隨訪1年患膝無不適，膝關節(jié)功能良好。結論 經CT數據獲得骨骼三維輪廓信息，利用快速成型技術建模、熔模制造，可獲得滿意的個體化人工半膝關節(jié)假體，臨床應用1例明顯改善膝關節(jié)功能，較好解決了異體-自體關節(jié)形狀不匹配。
針對多孔生物陶瓷骨支架力學強度差的問題, 結合生物可降解鎂合金良好的力學性能, 提出了一種制備雙管道鎂合金/生物陶瓷復合增強骨支架的方法。首先設計具有互不連通雙管道的支架結構, 然后利用光固化快速成型結合凝膠注模法制備具有雙管道的生物陶瓷支架, 再利用低壓鑄造法向雙管道生物陶瓷支架的次級管道中灌注熔化的AZ31鎂合金, 鎂合金固化后即得到鎂合金/生物陶瓷復合骨支架。支架壓縮實驗測得單管道生物陶瓷支架的壓縮強度為(9.76±0.64)MPa, 而鎂合金/生物陶瓷復合骨支架的壓縮強度為(17.25±0.88)MPa。鎂合金/生物陶瓷復合骨支架具有明顯的力學增強能力。
目的對近年來3-D打印技術在矯形外科的應用、限制及前景進行綜述。 方法廣泛查閱近年來關于3-D打印技術在醫(yī)學，尤其是在矯形外科應用的文獻，并進行總結分析。 結果3-D打印技術已應用于矯形外科的術前診斷、手術方案制定及個性化假體制造等方面。 結論3-D打印技術是一項有醫(yī)學應用前景的技術。