2.1   骨折损伤机制及主流治疗方案   创伤性骨折是高能量冲击等机械因素在短时间内造成的伴软组织、血管神经和内脏损伤的骨折现象，患者临床表现为明显疼痛、肿胀畸形和局部活动受限等症状，创伤严重时可造成休克死亡[5-6]。当前临床治疗创伤性四肢骨折的方案，常由骨科医师依据多变临床经验、解剖学知识、手术路径掌握程度和自身空间立体构想能力进行规划制定，早期识别骨折相关力学模式以有效治疗方案恢复骨折和获取骨折修复稳定性[7]，结合X射线片、CT和MRI等影像资料的二维或三维平面图像，在屏幕中还原骨折虚拟成像情况[8-9]。但此类方案通常因局部解剖复杂和空间构想能力欠缺等因素导致难以真实还原骨折原貌，对创伤性骨折固定治疗造成不利影响[10-11]。因此，探究更为有效的骨折治疗方案，精准了解损伤类型及周围解剖关系，科学、直观和精确地重建骨折模型，已成为当前创伤性骨折治疗研究领域的热点问题。
2.2   3D打印技术基本工作原理和打印技术及材料   3D打印技术是以数字模型数据和计算机辅助设计软件的三维设计重建等功能为基础，运用黏合材料逐层打印目标层面得到预期实物模型的新型快速成型技术，融合了数据处理、计算机统计分析、打印成型和构建模型等技术的优势[12-14]。3D打印技术的基本工作原理是通过分层构建以数字设计模型为蓝本，逐层叠加打印材料逐渐组装制造出形状复杂和结构独特的实体产品，包含模型创建、切片、逐层堆积、层间黏合和重复堆积等操作步骤[15-18]。在打印技术方面，目前应用广泛的技术包含熔融沉积建模、光固化、选择性激光烧结及粉末热熔等，各种技术均具有独特的优点和限制，需综合考虑精度、材料特性、成本和打印物体设计需求等因素，应用于医疗保健、制造业、航空航天和建筑等领域[19]。在打印材料方面，3D打印通常依据材料的化学成分和物理性质分为金属、陶瓷、塑料和生物材料等类型[20-22]，见表1。



2.3   3D打印技术在创伤性骨折领域技术和方法的发展历史   3D打印技术隶属于数字骨科，是结合计算机数字技术和骨科诊疗实现精准外科治疗的新兴交叉学科，解决了传统创伤骨科的诸多难题[23]。在过去的几十年里，3D打印技术在医药和航空航天工业、汽车工业、厨具制造行业等多个领域获得了长足的发展。20世纪70年代，3D医学成像重建物理模型概念首次提出，20世纪80年代中期Charles Hull教授和Scott Crump先后申请了3D打印模型的立体光刻设备和选择性激光烧结技术的专利，并发明了首台3D打印机和商用3D打印机，开创了3D打印的新时代[24]。20世纪90年代，Mankovich依据CT扫描数据以立体光刻设备制作了首个颅骨解剖模型，这是3D打印技术在医学领域的首次应用。随后，美国旧金山医学用品公司开始为骨折患者制造假肢相关组件。德国教授Klaus Radermacher引入计算机辅助骨科手术导板概念，将其应用于指导植入物放置和骨重新定位，为实现植入物或假体的准确放置，手术导板的使用实现了由术前计划到术前模拟实际手术部位的飞跃，有效提高了骨折修复手术的精确度和安全性[25]。21世纪初期以来，计算机3D打印技术在骨科应用方面取得了重大进展，随着骨科椎弓根螺钉放置指南的制定颁布，3D打印技术在创伤骨科的各个环节发挥重要作用，实现了创伤性骨折治疗精准、智能和微创的目标[26]。见表2。



2.4   3D打印技术在创伤性骨折中的应用情况   3D打印技术在医疗领域中应用分为快速成型、辅助工具制作、植入材料制造和生物活体及组织工程制造等，可利用3D打印技术设计和制造特定的骨科植入体、固定支具和骨骼支架等仿生器官，还可设计制造定制支撑器件和外科手术工具等医疗器械[27]。近年来，随着数字医学和影像成像技术在相关领域的快速发展，3D打印技术在复杂骨折的诊断、术前规划、骨科实体模型、导航模板设计和骨缺损修复方面发挥了显著的优势，为骨外科领域疑难骨折手术方案制定提供了新的思路，展示了巨大的应用前景。
2.4.1   3D打印技术在创伤性骨折疾病诊断和术前规划中的应用   在创伤骨折临床诊断流程中，通常会碰到寻找骨折线的走向、确认骨折块方位、确认固定计划、螺钉与钢板位置的调节等难题。复杂股骨远端骨折中股骨远端的解剖结构发生严重变化，传统依靠X射线片、CT等辅助检查资料判断患者股骨远端骨折分型制定手术方案的方法逐渐显现出诸多弊病，难以满足当前临床精准医疗的需求[28]。3D打印技术对打印机所获CT三维重建扫描数据进行运算分析，制作出与患肢等比例的股骨远端骨折3D模型，以细致观察、深入理解骨折的解剖特点，准确判断骨折分型，可为最佳手术方案的制定提供指导[29]。利用3D模型进行模拟验证，对手术过程进行预演，熟练掌握术中操作技巧，能够确保减少术中出血量、缩短手术操作时间。全彩3D打印模型在手术计划流程中可以清楚地呈现骨块的移位与压缩状况，辅助医师更加迅速清楚地厘清复位思路[30]。
2.4.2   3D打印技术在重建骨折三维模型中的应用   3D打印技术可结合影像技术通过三维编辑功能对骨折块分离、旋转和移动等进行虚拟复位和模拟手术，精准重建骨折的三维模型[31]。与以往屏幕中虚拟3D图像比较，3D或4D打印技术与骨科模型导板设计结合可直观显示相关骨骼解剖结构及其与周围软组织的关系，辅助医护人员直观重建骨折三维立体结构和准确判断骨折分型，在术前根据骨折模型制定详细的手术规划并进行反复推演，以此设计最佳手术方案，并帮助患者全面详细了解骨折及组织损伤情况[32]。依据3D打印骨折三维模型预设手术方案，提前定位复位点和置入螺钉或钢板，提前进行手术演练，以3D打印导板辅助手术操作，可有效降低对术者手术经验和技术能力的依赖，减少术者学习曲线，在推进创伤性骨折微创治疗方面优势显著[33]。据陈秋洪等[34]文献报道，利用3D打印技术对复杂距骨骨折、骨盆骨折等进行术前建模，可达到精准化及个体化治疗的目的。另有研究显示，以实际尺寸3D打印的正常骨模型为模板，选择与骨贴合最佳的解剖型接骨板并提前模拟其具体放置位置和螺钉运动轨迹等术前模拟和手术方案设计，在骨科领域展现了良好的应用价值[35]。见表3。



2.4.3   3D打印技术在定制骨科植入体中的应用   骨科植入物领域是3D打印制造行业最成功的案例之一，该领域通常应用金属、陶瓷或特殊聚合物以激光粉末床熔融、选择性激光熔融或电子束熔融技术制造复杂表面结构的植入物，在骨愈合评估、膝关节受力分析、脊柱融合监测和髋关节假体松动监测中具有较好的应用价值[36]。在创伤性骨折手术过程中，按数字模型文件以3D打印技术逐层打印粉末金属和塑料等可黏合材料的医疗植入物，可显著提高固定装置的准确性和稳定性，在改善手术效果和提高固定成功率方面优势显著[37]。3D打印技术可制作辅助骨折复位、置入内固定接骨板或螺钉的手术导航模板，通过定制精确的骨固定装置，使骨折的定位以及手术切口规划更加明确清晰。通过3D打印模型充分了解骨折情况，依据术前设计的导航模板辅助手术，可帮助骨折端精准复位和螺钉准确置入，使手术操作更加准确[38]。
2.4.4   3D打印技术在定制固定支具和假肢中的应用   传统骨科固定支具通常不能与个体完美匹配，临床工作中也常会遇到内固定物产品和假肢与骨折部位解剖形态匹配不良的场景，导致无法满足患者需求，对康复造成不利影响。3D打印技术结合创伤性骨折患者影像学特征和治疗需求，以三维扫描数据建模制作高匹配度的固定装置，保证完美的贴合度和固定性[39-40]。王芳芳等[41]研究发现，以3D打印技术定制精确的胸骨固定装置，可使胸骨及肋骨骨折的定位以及手术切口规划更加明确清晰。CHOO等[42]
的文献显示，由计算机编程设计的3D打印固定装置可准确获取患者骨骼尺寸位置等立体信息，克服了传统固定装置精准度欠缺导致的力学差异，具有精准固定的优势。见表4。
2.4.5   3D打印技术在手术导板制作中应用   3D打印手术导板是用于指导放置螺钉等内固定物、帮助骨重新定位和帮助确定截骨范围的工具，外科医生可在手术导板帮助下轻松确定螺钉路径的方向和深度，选择截骨角度和范围，提高手术精度、安全性和可靠性[43-45]。此外，3D打印手术导板还可简化手术步骤、缩短医师学习曲线、加速中青年医师的成长，越来越受到临床医生的关注。手术导航实物模板可帮助骨折精准复位，使辅助器械或各种植入物达到预定位置，有效降低置钉方向错误率及提高手术操作的准确性，是临床常用的手术指导辅助工具[46-47]。传统的手术导板制作通常采用机械加工和手工制作等方式，制作周期长，且制作成本较高，限制了其临床应用。3D打印技术在手术导板制作中具有较好的应用效果，可制作传统方法难以加工的复杂形状和结构，兼具响应速度快、定制化、适用性广和低成本等优势，满足了当前手术高精度的要求[48]。在制作3D打印手术导板时，常通过医学图像处理软件处理患者CT、MRI等医学影像数据后生成三维数字模型，以3D打印技术将该模型转化为实体模型，制作个体化的手术导板[49]。3D打印骨科手术导板制作的临床应用包含置钉导板、截骨导板和其他系列导板。以往骨科医生通常使用徒手技术或术中X射线图像选择创伤性骨折手术螺钉的轨迹，但较易引起脊髓和椎动脉损伤，增加了患者和术者的辐射暴露风险。经皮模板3D打印置钉导板可指导术中精确放置螺钉，避免重要血管和神经的损伤，克服了空间结构的影响，提高了置钉准确性[50-51]。3D打印截骨导板在创伤骨折术前准确规划和设计截骨范围至关重要，可避免损伤相邻神经和血管，维持截骨后的平衡性，使截骨手术进入数字化阶段。在创伤骨科领域，3D打印手术导板可指导骨折复位和关节置换等手术操作，为患者提供更为精准的手术治疗[52-53]。
2.4.6   3D打印技术在骨缺损修复中的应用   创伤骨折中骨缺损多由严重创伤、感染灶清除、畸形矫正和翻修手术引起，是造成骨不愈合和肢体畸形的重要原因，增加家庭与社会的经济负担[54]。3D打印假体包含非多孔、全多孔、部分多孔、框架、笼架和铰链等结构，适用于重建或修复骨缺损。3D生物打印技术可实现细胞精准的三维空间调控，将血管网络打印进仿骨支架的内部。在骨缺损的修复中经常需要使用到植入物，传统骨科植入物的尺寸和形状为固定形式，术中需采用骨锉刀修整宿主骨，使假体和内植物形状和尺寸相匹配[55]。3D打印可为患者“量身定做”骨缺损植入物，通过打印机1∶1成型骨缺损形状，解决了骨缺损外形匹配的难题[56]。此外，3D打印可实现仿生骨小梁结构，通过调节多孔结构参数使其弹性模量介于松质骨和皮质骨之间，避免应力遮挡，提高多孔钽植入体的初期稳定性，实现提高骨缺损修复植入体长期稳定性的目的[57-58]。

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创伤性骨折是机械暴力或高能量创伤等外界致伤因素导致的骨骼连续性中断和完整性破坏，常引起明显疼痛伴随局部软组织撕裂或临近脏器和血管神经损伤，如未能及时给予有效治疗，可造成骨折移位或畸形愈合，对患者生活质量造成严重威胁[1]。KLEI等[2]研究发现，以有效固定方案达到创伤性骨折生物力学结构稳定性是实现骨愈合的关键，但仍有部分患者因传统螺钉复位不当或骨合成材料不适等原因导致治疗失败，需再次手术治疗。因此，选取更为有效的治疗手段提高创伤性骨折患者的复位愈合效果，已成为骨外科相关研究领域亟需解决的问题。
3D打印技术是以数字模型数据为基础的，运用粉末状金属或聚合物等可黏合成型材料以立体光刻、沉积建模和光聚合物喷射等形式制造满足需求三维实体的技术，在数字骨科生物医学领域应用广泛[3]。CHEN等[4]的研究指出，骨支架结构力学性能和生物效应是决定骨缺损修复效果的重要因素，3D打印技术不受几何设计和结构复杂性的限制，在定制复杂形状骨支架方面具有显著优势。见图1。但目前关于3D打印技术在创伤性骨折患者临床治疗中应用情况的报道相对少见，故此次研究系统性阐述该技术在创伤性骨折患者中的应用情况、研究进展及局限不足，期望为创伤性骨折的临床治疗决策提供参考。



中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

1.1   资料来源   
1.1.1   检索人及检索时间   第一作者2024年4月进行检索。
1.1.2   检索文献时限   检索2020-2024年的相关文献。
1.1.3   检索数据库   Web of Science、PubMed和中国知网数据库。
1.1.4   检索词   英文检索词为“traumatic fracture，3D printing technology，digital model，surgical guide”，中文检索词为“创伤性骨折，3D打印技术，数字模型，手术导板”。
1.1.5   检索文献类型   研究原著、期刊论文及综述。
1.1.6   检索策略   以PubMed数据库检索策略为例，见图2。

1.1.7   检索文献量   初步检索得到152篇文献。
1.2   文献筛选标准
1.2.1   纳入标准   ①研究方向与主题词相关，资料来源于具有时效性的文献；②文献来源可靠，主要筛选来自于中文核心期刊或科学引文索引的英文文献；③根据所检索文献的题目以及摘要初步筛选，剔除重复的文献；④通过精读后得到与主题相关的综述和论著等。
1.2.2   排除标准   ①不符合此文主题的文献；②质量较低，文献资料来源不够权威的文献；③无法查看以及重复的文献。
1.3   文献质量评估及数据的提取   初步检索到152篇相关文献，按入选标准进行筛选，阅读文献标题、摘要及前言等内容，排除与该综述主题不相关或重复的文献，最终纳入60篇文献进行综述。文献检索流程图见图3。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

3.1   3D打印技术在创伤性骨折中的创新性及研究前景   随着“精准医疗”和“智能化制造”等概念在医疗领域的不断发展，以3D打印技术为代表的新技术在骨科医疗领域中获得广泛应用，为创伤性骨折治疗提供了新的思路和治疗方案。骨折固定是创伤性骨折临床治疗的重点内容，3D打印技术的应用可提高固定的精度和稳定性，通过定制骨植入物、支具及手术导板、模型等形式，实现精准定位操作并根据患者骨骼结构和需求提供更好的固定，有助于促进功能恢复[59]。3D打印技术具有高精度、低成本、个性化、精准化的优势，为创伤骨折治疗模式带来新的变革。此外，3D打印技术可制作各种应用于临床医务工作者和临床教研的教育、培训和手术模拟中的典型或不典型创伤性骨折模型，帮助医生和医学生更好地理解创伤骨折治疗的病理、生理及生物力学特性和手术技术，在创伤性骨折医学教育和培训中具有良好的应用前景。相关文献资料证实，3D打印技术应用于创伤骨科有助于提高手术精确性、个性化治疗效果和医学教培效果，为患者提供更好的功能恢复和生活质量[60]。未来，3D打印技术的发展方向以优化打印工艺和材料为主，致力于提高3D打印效率和精度，以期实现推动该技术的标准化和普及化。越来越多的骨科医务工作者掌握了3D打印计算机辅助设计和制造技术，在疾病诊断、术前规划、重建骨折三维模型、定制骨科植入体、定制固定支具及假肢、手术导板制作和骨缺损修复等方面发挥了较好的应用效果，实现治疗精准化、微创化、智能化和组织工程化的整体发展趋势，有望在提高医疗创新能力和产业化水平方面扮演重要角色。
3.2   3D打印技术在创伤性骨折研究中的局限与不足   需要注意的是，尽管当前3D打印技术已成为骨科重要的辅助治疗手段，但该项技术仍存在打印材料生物相容性、机械强度和工艺等多方面限制，在创伤骨科诊疗领域的应用仍存在成本高、技术成熟度不高和推广限制等局限性。3D打印设备造价昂贵，维护成本较高，降低设备和材料成本是提高成本效益的关键。现有材料性能和可打印性难以实现高精度零部件的直接制造，部分仍需传统加工模式的补充和配合，亟需开发新型材料、改进现有材料，通过提高材料性能稳定性和流程优化满足骨科领域3D打印的广泛需求。打印速度和精度也是挑战3D打印技术在创伤骨科应用的因素之一，如何在保证3D打印质量的基础上实现快速制造，也是亟待解决的问题，临床需优化打印机设计、改进打印工艺和控制系统等形式达到提高打印速度和精度的目的，并建立行业标准和规范化制度，促进智能化制造和打印标准化。3D打印技术需要专业知识和技能，推广相关教育和培训，提高人才储备和技能水平是重要的解决方案，临床需加强专业培训，提高医疗工作者对技术的认知和掌握应用能力，确保技术的精准和安全性。除此之外，环境和可持续性也是保证3D打印技术在骨科领域长期发展的关键，优化材料选择、循环再利用方案和更环保的工艺以降低3D打印产生的废弃物和材料选择对环境造成影响，也是未来相关领域重点研究方向之一。随着计算机相关技术的发展和3D打印成本降低及政策法规的完善，寻求更多可行的解决方案来克服当前面临的各种挑战，未来3D打印技术在创伤骨折的应用将会越来越广泛。
3.3   作者综述区别于他人他篇的特点   既往相关主体的综述多关于3D打印技术在骨缺损修复领域的应用策略，缺乏对骨科实体模型构建、定制骨科植入体、固定支具、导航模板设计和临床教研的教育培训等方面的全面论述。文章围绕3D打印技术的基本工作原理和材料、技术，全面总结其在疾病诊断、术前规划、重建骨折三维模型、定制骨科植入体、定制固定支具及假肢、手术导板制作和骨缺损修复中的应用情况，并综述了3D打印技术在创伤性骨折中的研究策略及前景，为未来相关研究提供了新思路。
3.4   综述的局限性   文章对近年来3D打印技术在创伤骨科修复研究领域的应用情况进行分析，但创伤性骨折和3D打印材料之间的修复作用是复杂的过程，仍然有许多机制尚不明确。文章对现有的研究进行综述，只能反映目前该领域的研究状态，并且某些作用机制尚未完全探明，有待进一步深入的研究。
3.5   综述的重要意义   文章总结了3D打印技术在创伤性骨折患者临床治疗中的相关研究，对其促进创伤性骨折修复的作用机制和应用策略作了详细综述，提出了临床所面临的挑战，为开发用于创伤性骨折修复领域的新策略提供了理论参考。
3.6   课题专家组对未来的建议   近年来，创伤外科研究人员已对3D打印技术在骨科领域的应用进展展开了深入探究，但仍面临诸多挑战与问题：一方面，创伤性骨折治疗原则为早期识别骨折相关力学模式，以有效治疗方案恢复骨折和获取骨折修复稳定性，未来仍需深入探究相关损伤机制，以实现在组织损伤完全康复的基础上达到早期恢复肢体功能的目的；另一方面，尽管3D打印技术在疾病诊断、术前规划、重建骨折三维模型、定制骨科植入体、定制固定支具及假肢、手术导板制作和骨缺损修复等方面发挥了显著的优势，但临床仍需继续探索新的制备方法技术和材料以提高3D打印的生物相容性和稳定性，为骨外科领域创伤性骨折治疗的安全性提供保障。相信在未来创伤骨科相关领域的研究中，以3D打印技术为核心的治疗方案可为创伤性骨折患者的临床治疗提供精准指导和策略，实现治疗精准化、微创化、智能化和组织工程化的整体发展趋势，有望在提高医疗创新能力和产业化水平方面扮演重要角色。 

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文题释义：

3D打印技术：是以数字模型数据为基础，运用粉末状金属或聚合物等可黏合成型材料以立体光刻、沉积建模和光聚合物喷射等形式制造满足需求三维实体的技术。
创伤性骨折：是机械暴力或高能量创伤等外界致伤因素导致的骨骼连续性中断和完整性破坏。#br# #br#

#br# 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

创伤性骨折是机械暴力或高能量外伤等外界致伤因素导致的骨骼连续性中断和完整性破坏，如未能及时给予有效治疗，可造成骨折移位或畸形愈合，对患者生活质量造成严重威胁。骨折固定是创伤性骨折临床治疗的重点内容，以往传统的治疗方案难以满足创伤性骨折生物力学结构稳定性和骨愈合的需求，选取更为有效的治疗手段提高创伤性骨折患者复位愈合效果，成为骨外科相关研究领域亟需解决的问题。近年来，随着数字医学和影像成像技术在相关领域的快速发展，3D打印技术在骨科实体模型和导航模板设计方面发挥了显著的优势，为创伤性骨折等骨外科领域疑难骨折手术方案制定提供了新的思路，展示了巨大的应用前景。3D打印通过定制骨植入物、支具及手术导板、模型等形式，实现精准定位操作和根据患者骨骼结构和需求提供更好的固定，具有高精度、低成本、个性化、精准化优势，为创伤骨折治疗模式带来新的变革。越来越多的骨科医务工作者掌握3D打印计算机辅助设计和制造技术，可根据患者实际病情和治疗需求设计构建模型、手术导板和个性化植入体或固定物，实现治疗精准化、微创化、智能化和组织工程化的整体发展趋势，有望在提高医疗创新能力和产业化水平方面扮演重要角色。

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