關節置換術為臨床中常用的治療關節功能障礙方式之一，可恢復關節形態、功能。隨著對關節解剖及關節生物力學的深入研究，傳統關節假體材料的選擇、設計、性能及遠期療效得到明顯改善，患者術后效果較好，不良反應發生風險明顯下降。目前臨床中關節置換手術計劃制訂多是基于傳統影像學資料，難以全面、準確地反映病變關節信息，尤其是截骨角度的把握，多依賴手術者的熟練度及個人經驗，另外，假體型號也存在與患者實際解剖結構不匹配的問題，影響患者后續關節功能恢復。3D打印技術具有精確、個性化的特點，其利用計算機輔助設計，在醫療領域尤其是人工關節假體的制造方面的應用不斷拓展。因此，如何能夠使3D打印技術更好地應用于關節置換術，在提高治療效果的同時，減少不良反應發生，造福人類，成為臨床面臨的新挑戰。本文對此進行探討。

3D打印技術研究現狀

在醫學領域中，如何制備生物相容性高的骨性支架一直是研究熱點課題之一，而3D打印技術通過篩選原料，制備與機體具有較高生物相容性的材料，以作為細胞生長載體，降低排斥反應，從而發揮生物學作用。在關節置換領域中，利用3D打印技術制造出骨組織工程支架，有利于細胞遷移、增殖與分化，為骨組織修復提供良好的環境。Inzana等利用3D打印技術制作出網狀骨組織工程支架，應用于小鼠股骨缺損模型中，發現能夠獲得較理想的機械性能、生物相容性及可降解性，同時具有引導成骨作用。但臨床應用過程中，因3D打印技術受限于材料及打印設備，其各種模型、內植物還未能達到完美，僅在臨床應用中處于探索及起步階段，今后也面臨著各種力學及生物學方面的難題，但是3D打印技術展現出的魅力是巨大的，尤其是在骨科臨床應用中，已日漸廣泛。

3D打印技術在關節置換術中的應用

1、術前規劃

3D打印技術在關節置換術應用的問題

科學技術的進步總是伴隨著相應的弊端，3D打印技術也是如此，但隨著技術的不斷發展，3D打印技術也會逐漸完善，應用于臨床骨科疾病治療中，不僅可提高治療效果，同時對改善患者預后具有一定促進意義。但是這些應用同樣存在問題，主要集中于以下幾方面。

目前3D打印材料不斷增多，其中醫用原料包括膠原、殼聚糖等，聚乳糖、聚醚醚酮等高分子原料，羥基磷灰石等具有生物活性原料，鈦合金等金屬原料。雖然應用原料多樣，但是醫學對于3D打印材料的要求較高，可選擇的材料微乎其微，因此，醫學打印材料的發展是影響3D打印技術在醫學領域發展的主要因素。目前臨床骨科領域所使用的金屬材料雖然耐磨性較好，但3D打印機無法進行冷卻處理，而高分子材料仍然處于試驗階段，尚未應用于臨床。

制作周期長

3D打印技術被稱為快速成形技術，但是在臨床應用過程中需先獲取患者CT、MRI等影像學資料，再經過數據處理，圖像重建，最終獲得3D打印產品，這個周期往往需要2～3d，因此需延長關節置換手術患者住院時間。

成本問題

3D打印產品價格較高，與技術壟斷、人工假體及植入物對打印材料及制作環境要求較高等原因密切相關。另外依據所使用的技術及材料的不同，也會導致價格相差較大，因而限制了3D打印技術在醫學領域中的應用范圍。因而，如何降低3D打印技術成本，成為研究重點之一。臨床應用受法律法規的制約    目前國外已有將3D打印產品應用于臨床的報道，但是例數較少，而我國3D打印技術仍主要集中于實驗研究中，因臨床應用風險較高，尚未應用于臨床中，同時相關的法律法規尚不完善，不易推廣使用。

新的隱患臨床發現，部分術者為了能夠發揮模型的作用，將消毒后的模型帶入手術室，指導術中操作，但是3D打印產品為高分子材料，無法進行高溫消毒，可能增加術中發生感染風險。

解決策略

加強多部門合作由于打印機工作原理的限制，導致打印精度與速度之間存在嚴重沖突，且在3D生物打印技術中，牽涉的技術較多，需要多學科、多部門進行合作。加強醫院與廠家的合作，由廠家出設備，醫院出設計圖形，得到3D打印產品供臨床使用；同時加強專業人才培訓，培養懂醫療及3D打印技術的復合型人才；加強各醫院間的交流合作，實現資源共享，舉辦經驗交流及研討會，探討3D打印技術應用中所存在的問題。

完善3D打印機配套軟件及打印材料研發

建立相關法律法規

規范3D打印技術在關節置換術中的應用，建立3D打印產品相適應的注冊和監管辦法，才能大量投入使用，為患者造福。2014年新頒布的《醫療器械注冊管理辦法》，規定新醫療器械的審評制度，對促進3D打印產品應用于臨床具有重要意義；同時修訂《醫療器械監督管理條例》，將新的3D打印材料納入其中，建立了具有中國特色的、系統的、人性化的醫療器械監管系統。只有完善3D打印醫療產業相關法律法規，才能促進其在醫學中的快速發展。

展望

總之，3D打印技術在關節置換術中具有較大應用前景，可給醫療衛生技術改革提供強勁動力。應用3D打印技術時，需注意實際情況，同時與傳統醫療技術相結合，進行優勢互補，最大效能發揮3D打印技術的應用，惠澤全人類。