7.33D打印种植体：3D打印技术在种植体设计中的应用实例

3D打印技术用于种植体模型的制作已经有很长一段时间了，工程师利用CAD软件可以很快地设计一个种植体模型，然后利用3D打印设备快速准确地制作出与设计形状和尺寸一致的种植体模型，设计师据此在很短的时间内多次验证并修改其设计，节省了大量的设计时间。借助3D打印技术制作种植体的模型来进行匹配验证，可极大地减少种植体设计的出错空间。通过制作适合每个病人解剖结构的种植体，能够预先设计更好的手术方案，节省对病人的麻醉时间，还能减少整个手术的费用。

随着金属3D打印技术的发展，采用具有生物相容性的钛合金粉末，可以直接打印出可植入的钛合金植入体。

1.钛合金植入物

自从SLM、LENS以及EBM等工艺出现以来，能够直接对钛合金等粉末材料进行定制化成型制造，既避免了以往借助快速原型进行翻模浇注法制造植入体较多的工艺流程，又能够非常精准地根据植入体设计的外形进行快速精确制造。如图7-16所示，采用EBM工艺制造的TiAl4V钛板，其尺寸为5mm×20mm×5mm。与肢体CT数据构型吻合的定制化外形设计以及EBM精确的3D打印技术，确保了植入手术的良好效果。

图7-16 采用EBM工艺制造的钛合金植入体

图7-17为钛合金金属粉末材料采用3D打印技术制造的外表面不同密度的髋臼杯植入体。图7-18为有利于人体组织与植入体结合的钛合金网板及多孔结构体。

图7-17 根据定制化要求制造的不同密度的钛合金髋臼杯植入体

图7-18 有利于人体组织与植入体结合的钛合金网板及多孔结构体

2.气管

美国圣卢克罗斯福医院Daiz Bhora医生领导的科研团队首次用3D打印技术制造出了能够用于移植的气管（图7-19），并将很有可能在临床试验中取得成功。这个3D打印气管是用生物材料制作的，在打印过程中还使用了干细胞来帮助其生长。(www.xing528.com)

图7-19 3D打印技术制造的能够用于移植的气管

3.骨盆

英国纽卡斯尔医院的整形外科医生Craig Gerrand使用3D打印技术帮助一位男性癌症患者更换了一半他严重受损的骨盆。这位患者已经60多岁，患了一种罕见的骨癌，名为软骨受损，为了防止癌症扩散，他的一半骨盆必须被取下来。由于这种癌症无法进行药物或放射治疗，唯一的选择是去除一半骨盆。

Gerrand的团队通过CT扫描来评估到底有多少骨头需要更换，并生成需要更换骨盆的3D模型，然后3D打印出一个钛骨盆，如图7-20所示。钛骨盆涂有矿物以保障剩余骨头的正常生长。这位世界首例3D打印骨盆移植手术的患者术后不久就能够依靠拐棍进行行走。

图7-20 3D打印制作的钛骨盆

4.骶骨

北京清华长庚医院成功地为一名高位骶骨骨巨细胞瘤患者实施了根治术。据北京清华长庚医院骨科主任肖嵩华介绍，该手术整块切除了高位骶骨肿瘤，并植入了3D打印的个体化适型假体（图7-21），重建脊柱骨盆稳定性，成功为患者保住下肢及二便功能，为世界首例。

图7-21 3D打印的个体化适型骶骨假体