3D打印钛及钛合金在颌骨缺损修复中的应用(2)
2.3D打印钛及钛合金在颌骨修复领域的实验研究
有研究采用三维有限元对SLM打印的个性化纯钛髁突修复体的应力分布进行了分析，认为3D打印和有限元分析可以为颞下颌关节的修复重建的设计和制作提供更可靠的技术保证。Schouman等采用EBM制作了两种不同刚度（高和低相差10倍）的多孔钛金属支架修复羊下颌骨18mm的节段性缺损，结果低刚度多孔支架内新骨长入量多于高刚度支架，认为通过调整3D打印多孔钛支架的刚度可以改善骨组织的长入。但是，低刚度多孔钛合金支架的固位螺丝在实验过程中出现了松动，这提示该支架的力学性能仍与下颌骨组织不相匹配。研究证实EBM制作的钛合金对骨髓间充质干细胞的增殖和成骨分化功能没有影响，具有良好的细胞相容性，应用EBM制作的三维网状钛合金支架修复比格犬下颌骨缺损时，没有引起机体的不良反应，成功修复了下颌骨缺损的连续性。该研究提示EBM制作的三维网状钛合金支架具有良好的生物相容性，而且该三维网状支架有望作为骨组织工程支架应用于下颌骨缺损的修复。
3.3D打印钛及钛合金在颌骨修复领域的临床研究
3D打印钛及钛合金修复体最终要应用于人体，其术中的可操作性、与骨缺损区的匹配性、植入后的修复效果、对机体有无不良作用、能否在体内长期稳定的存留及能否正常行使功能是我们所关注的。有研究报道依据患者的术前CT及其修复意愿，通过CAD软件和3D打印设备制作了厚度为0.6mm的钛网，加载自体骨颗粒和Bio-Oss来修复上颌萎缩的牙槽骨。该钛网仅靠自身固位，未采用其它固位方式。术后8个月，牙槽嵴的垂直高度和水平宽度分别增加了2.57mm和3.41mm，取出钛网后行种植体植入，咬合功能恢复良好。Shan等应用镜像技术和3D打印设备制作了厚度为1mm的钛网，复合自体腓骨修复了因肿瘤切除导致的2例Ⅲ型和Ⅴ型上颌骨缺损，2例下颌骨颏部缺损，所有患者术后愈合良好，未出现并发症，面部的外形轮廓均得到了良好的恢复。
由于成品钛网的外形无法与患者的颌骨外形完全一致，在术中常需要预弯，而钛网的预弯操作较难，另外，经过反复调整的钛网容易疲劳，导致断裂，最终使得修复失败。3D打印个性化的钛网与患者缺损区相一致，术中易操作，而且术后的外形修复效果好，在颌骨修复方面具有广泛的应用前景。有研究依据患者的CT，镜像技术、CAD和EBM打印设备设计和制作了个性化的纯钛导板、重建钛板和附带承重板的钛网，修复4例下颌骨缺失的患者。个性化导板用于在术中指导切除颌骨，重建钛板和钛网用于固定血管化的腓骨或游离自体骨来修复缺损，结果证明3D打印钛修复体在术中的操作和匹配性较好，节约了手术时间，但是，3D打印钛金属需要的成本较高。
Suska等报道1例3D打印技术制作钛合金修复体修复节段性下颌骨缺损。患者因肿瘤切除左侧下颌骨体及下颌角，通过CAD软件设计，3D打印制作了厚0.8mm的个性化钛合金假体，体积约12 cm3，重53克，在假体与宿主骨断端结合的部位设计为多孔结构以促进骨长入，增加假体的固位力。术后6个月，患者外形轮廓恢复较好，精神状态良好。
4.总结与展望
由于颌面骨组织的解剖形态和结构较为复杂，钛合金个性化修复体的设计和制作极为重要，而传统工艺的制作不仅精度很难达到要求，而且制作过程既费时间又耗费材料。3D打印技术无需模具，精度较高，制作过程省时、省料。数字化医学、计算机软件和3D打印技术的快速发展，有望实现颌面骨缺损修复体的个性化设计、制作和修复。这些技术为颌骨缺损修复的术中操作和术后效果的分析提供了极大地便利。减少了患者的就诊次数，有助于口腔颌面外科的医生与患者的沟通，改善了颌骨修复的效果。但是，金属3D打印技术尚不完美，3D打印过程中许多因素都会影响金属的性能，多孔或者三维网状结构的打印精度和设计会有一些偏差，有时甚至打印不完整。
研究发现3D打印的多孔钛合金的微结构会出现一些小的缺陷，比如锐角，容易造成应力集中，导致裂纹形成，降低钛合金的抗疲劳强度。金属材料的成分、打印参数、后处理方式、结构设计均会影响3D打印金属修复体的性能，关于3D打印技术制备钛及钛合金颌骨修复体的生物学性能和力学性能的研究还较少，如表面性能的改善和机械性能的调整还需要进一步研究。目前，在国内外已能成熟应用金属3D打印技术进行制备个性化颌骨钛植入物，但作为颌骨植入物的动物学实验研究和临床研究还很少。2015年8月，国内首例金属3D打印髋臼杯已获得国家食品药品监督管理总局（China food and drug administration，CFDA）批准。2016年5月6日，国内首例个性化金属3D打印椎体植入物又获得了CFDA的批准。但是，至今还未有金属3D打印颌骨个性化修复体准入。因此，金属3D打印个性化颌骨植入物仍需进一步的动物学验证、临床观察以及严格的注册评审后才可以应用于临床。随着3D打印技术和相关设备的发展，3D打印钛及钛合金的成本也会逐渐降低，3D打印钛及钛合金在颌骨修复领域的应用极具前景。
(责任编辑：admin)
未来，3D打印将为供应链带
选区激光熔化SLM过程中打
3D打印热潮已过，下步将如
干货：3D打印在一汽大众汽
3D打印机为何能在环保问题
3D打印为供应链带来意想不
各类3D打印成型技
