打印技术在神经外科的应用优势(2)

图2 3D 打印过程

目前，在医学研究领域使用最广泛的逆向工程技术软件有比利时Materialise公司的Mimics软件和德国SIEMENS 的UG NX 以及美国3D System 公司的Geomagic Studio软件。Mimics作为一种图像处理工具，可以对二维图像CT、MRI数据进行处理，通过图像分割的方法，把数据结果转化为精确的三维模型。UG NX和Geomagic Studio软件属于CAD软件之一，具有强大的数据处理和编辑功能。

2.1.2 3D打印技术分类 目前应用较多的的3D打印技术主要为光固化立体印刷、熔融沉积成型及选择性激光烧结技术3类。

光固化立体印刷，简称光造型术，是最早出现且目前应用最广泛的3D打印技术。光固化立体印刷通过特定波长及特定强度的紫外线照射光固化材料，从而固化为三维模型。用于光固化3D打印的材料为光敏树脂，主要包括聚丙烯酯化环氧树脂、苯乙烯、聚富马酸二羟丙酯等低分子量化合物。光固化立体印刷具有打印速度快、打印精度高以及打印模型表面光滑等特点，但也存在诸多问题。光固化立体印刷设施使用及维护成本高，因而制作成本较高。同时光固化材料性能脆弱，容易变形，且生物相容性略差，因而在使用时仍有诸多限制[6]。

熔融沉积成型，也被称为熔融堆积法，是最常用的低成本3D打印技术之一。在该项技术操作过程中，选用热熔喷头，将具有热塑性的材料熔化或软化，然后从打印机头部挤出，逐层趁机形成3D物体。最常用的熔融沉积成型热塑性材料包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乳酸；熔融沉积成型工艺的关键是控制喷嘴处温度(约高于熔点1 ℃)、填充密度、打印机速度及层高；熔融沉积成型材料利用率高，工艺简单，但精准度相对而言并不太高。因而该方法更适用于制备中小型规模(中等复杂度)零件，不适合制造复杂度较高的3D物体。但是最新有研究表明将不同浓度的羟基磷灰石以及聚乳酸进行混合，采用熔融沉积成型打印出复合材料具有较高生物活性和生物降解性，作为植入物前景良好[7]。

选择性激光烧结，即利用红外激光束烧结粉末材料成型的工艺。选择性激光烧结最大的优点在于选材广泛，如尼龙、蜡、树脂覆膜砂、金属和陶瓷等都可以作为烧结粉末材料。选择性激光烧结制作出的成型产品表面较粗糙，而以不同羟基磷灰石和聚酰胺为原材料进行混合，运用选择性激光烧结法制备不同构筑方向的3D支架，支架的三维多孔结构彼此相连接。这种方法制备的羟基磷灰石/聚酰胺支架，外形可塑性、孔隙结构良好，具有良好的力学性能，适合在骨修复中的骨组织支架中应用[8]。

2.2 3 D打印技术在神经外科的应用

2.2.1 3D打印辅助手术进行

(1)个体化植入物用于颅骨修补：创伤及某些择期术后所引起的头颅骨缺损或先天性颅骨畸形等颅骨异常，通常需要进行颅骨修补。以往的颅骨修补术，通过三维数字化成型技术将修补的颅骨材料进行合成及加工塑性，但产品不能完全契合临床，有时候属术中需要特殊的工具进行再加工。而利用3D打印技术重建颅面结构，可以制作出精确的颅骨缺损植入体，同时在应用过程中可以将整个颅面部软组织真实还原，最大限度的满足美观需要，提高手术效果。因其高精度、缩短手术及住院时间，减少术后并发症，近年来广泛应用于临床[9]。PARK等[9]通过3D打印为21例颅骨缺损患者制作颅骨钛网修复植入体，术中植入物与缺损相吻合，无死腔，手术部位愈合良好，颅形对称性满意，术后效果良好。HUANG等[10]探索出一种厚度为1 mm、具有圆孔结构的三维打印颅骨钛网，其具有良好亲水性，在颅骨成形术中具有良好应用前景。ESSAYED等[11]认为对于扩大的鼻内窥镜手术，术前3D打印颅底模型，可帮助定制更精准、稳定性更高的植入物，从而防止术后脑脊液漏。PANESAR等[12]将三维打印于立体光刻技术结合，在紫外线固化的聚合物中打印皮瓣，该皮瓣在未作任何修改的情况下就可以很好的贴合缺损部位，在神经外科领域具有潜在应用前景。TAN等[13]利用颅骨缺损患者的头颅CT扫描数据，以丙烯酸骨水泥通过聚合反应形成头颅模型，该植入物具有良好颅骨对称指数，安装到头骨模型之前不需要进一步的调整和钻孔，操作简单易行。3D打印也可以应用于先天颅骨畸形的患者，COELHO等[14]结合3D打印技术为1例先天性额筛骨脑膜脑膨出患者进行个性化修复，术后效果满意。针对小儿颅骨缺损而言，因其具有进行性头围扩大的特点，制作工艺更加复杂。

文章来源：《北京印刷学院学报》 网址: http://www.bjysxyxb.cn/qikandaodu/2021/0316/663.html