3D打印技术在康复医学中的应用与研究进展

（郑州工业应用技术学院，河南郑州市，451100）赵翠萍郜帅王英王晶晶王燕

3D打印技术属于一种快速成型技术，以数字模拟文件为基础，将粉末状或者塑料状等材料逐层叠加粘合在一起，形成高质量的构造物体。目前3D打印技术不仅在模具制造以及工业设计等方面应用较广泛，在医学中的应用也开始增多，比如制作髋关节或牙齿。目前在康复医学上，通过3D打印技术为患者提供疾病最精确的数据，为病人做个性化的精准治疗已经成为研究的重点。本文将结合3D打印技术的特点，综述该技术在康复矫形器、假肢等方面的的应用，希望对康复医学技术发展提供帮助。

1 3 D打印技术在个性化矫形器中的应用

矫形器在康复医学中的应用比较广泛，包括支具、夹板、矫形装置等，通过外置在患者的某个部位，可以对他们的骨骼系统和神经肌肉结构等进行固定和矫正，以预防康复期内出现的骨骼或肌肉结构变形的问题。矫形器与人体密切接触，需要良好的适配性才能起到作用，因此需要进行个性化设计，传统的矫形器在设计中存在很大的问题，比如石膏和夹板由于设计不合理，很可能会出现皮肤感染、肢体僵硬、骨筋膜室综合征等。3D打印技术改变了传统矫形器适配性差的问题，减少了康复期易出现的各种问题。

1.1 上肢矫形器

随着人们康复理念的转变以及相关材料学方面的发展，上肢矫形器已经广泛应用在骨科、康复科、烧伤科等科室。其主要作用是保持上肢不稳定的肢体于功能位，提供牵引力以防止挛缩，也能帮助患者补偿失去的肌力，帮助无力的肢体运动。按照安置的区域，包括手矫形器、腕手矫形器、肩矫形器以及肘腕矫形器等。熊宝林[1]研究了上肢矫形器在骨科康复中的应用，利用3D打印矫形器稳定臂丛神经损伤患者的拇指、食指和中指的指间关节，在腕近侧安装弹簧调节开关，可以促进骨科患者的肩腕关节早期康复，恢复肩腕关节的运动。张派[2]等研究了基于数字化建模和3D打印技术的前臂骨折外固定矫形器，发现相比传统机械制作的矫形器，该种矫形器与患者的前臂贴合性更好，可以根据患者的实际感受调整松紧度，减少了对皮肤的损伤，降低了感染性。

1.2 下肢矫形器

下肢矫形器在康复医学中使用也较多，主要起到预防变形、矫正变形、保护病变组织以及对丧失功能的代偿和辅助。3D打印技术下制造的下肢矫形器由于适配性好，能用于各种骨关节功能障碍、足部疾患等的辅助治疗。目前，应用较多的是踝足矫形器（AFO），对于患有踝背伸障碍的脑卒中患者，穿戴上踝足矫形器能很好的改善偏瘫步伐，提供患者步行功能，降低跌倒的风险。王希瑞[3]探讨了可调节踝足矫形器配合针灸治疗在脑出血偏瘫患者足畸形及步行能力改善方面的影响，将研究者分为对照组和观察组，对照组采用常规治疗法，观察组采用配戴可调节踝足矫形器治疗，经过6周治疗后统计足下垂及足内翻畸形率，结果观察组的平衡量表（BBS）及Holden功能步行分级(FAC)显著高于对照组，说明可调节踝足矫形器配合针灸治疗可有效减少脑出血偏瘫患者的足下垂和足内翻畸形,改善平衡能力。许凤娟[4]比较了裸足与穿戴踝足矫形器时偏瘫患者步行能力，发现穿戴AFO后,患者步行速度提高,偏瘫步态不对称指数减少,偏瘫侧单支撑期足底压力峰值较前增大，效果较为明显。在应用3D打印技术制作的下肢矫形器时，对于下肢水肿的患者，不能使用紧贴皮肤穿着的矫形器，以免造成患者皮肤损伤。

1.3 脊柱矫形器

目前青少年由于长期的不良坐姿很容易出现结构性脊柱侧弯，占到了脊柱弯曲总数的80%左右。传统的脊柱矫形器佩戴依从性不高，对于脊柱的矫正效果不理想。3D打印脊柱矫形器符合患者个性化要求，具有轻量、美观、透气和符合生物力学矫正原理等特征。徐纯鑫研究了Rodin 4D技术制作青少年特发性脊柱侧凸(AIS)矫形器与传统石膏技术制作AIS矫形器的对于治疗脊柱侧弯的疗效差异。患者分别佩戴两种矫形器1年后，进行Cobb角测量，佩戴脊柱侧凸(AIS)矫形器的Cobb角度改善更好，说明该技术优于传统石膏技术。胡文清[6]认为随着青少年年龄的增长，如果不对脊柱侧弯进行矫正，会导致轮廓变形，不仅影响心肺功能，而且可能会发生脊髓压迫及瘫痪。采用3D打印脊柱矫形器对68例特发性脊柱侧弯患者进行治疗后，患者自觉症状和阳性体征消失，直立位正位片显示无侧凸，X线正位片显示Cobb角≤5°，康复效果非常好。脊柱矫形器在穿用的过程中，应适时的脱下矫形器做一些体操活动，提高脊柱的舒展度，减少因为长时间穿戴引起关节挛缩，阻碍脊柱活动。

2 3D打印技术在定制化假肢中的应用

假肢也是3D打印技术应用的一个方向。传统的假肢在制作工艺上要求非常苛刻，需要根据患者解剖学特征进行选型、修型和调整，往往价格昂贵、费时费力，而且适配性也不好。通过3D打印，假肢可以以较低的成本制造，截肢者可以为他们的假肢选择各种设计，而且适配性好，便于患者的运动功能恢复。目前，3D打印假肢技术，能按照佩戴者残肢的三维形貌数据、肌骨生物力学特征等参数逐层打印具有人体生物力学性能的刚柔耦合的假肢接受腔，使得截肢患者感受不到假肢带给自己的运动灵活性不足问题，提高了运动的舒适性。

针对两组患儿均采取常规抗感染,平喘及其他对症治疗。观察组患儿在此基础上加用布地奈德混悬液联合复方异丙托溴铵溶液雾化吸入治疗,对于3岁以下的患儿每次予以布地奈德混悬液1ml及复方异丙托溴铵溶液1.25ml,使用空气压缩泵雾化吸入剂进行雾化治疗,每日2次,每次时间以药液吸完为准,每疗程2-3天。

3 结语

综上所述，目前3D打印技术在康复医学中的应用已经比较广泛，主要用在康复矫形器、假肢等应用上，与传统的矫正器相比，其适配性更好，减少了与皮肤的直接接触，不会造成感染、痤疮等并发症的出现。但是考虑到3D打印医疗器械属于专属定制性器械，在制作过程中的监管仍存在一些问题，导致3D打印矫正器在应用中出现了很多问题，影响了其使用范围。下一步，3D打印技术应用在康复医学中时，一定要结合患者康复需求，制作适合不同矫正患者的矫正器，减轻重量和厚度，提高使用灵活性，最终满足康复医学的要求。