RPMT основан на компьютерном описании геометрии, структуры и состояния соединения объекта и может автоматически и быстро материализовать проектные идеи в прототипы или непосредственно изготовленные объекты с определенной структурой и функцией, сокращая время преобразования моделей CAD в физические модели более чем на 80%. С развитием методов диагностики, характеризующихся цифровой технологией визуализации (КТ, МРТ, 3D УЗИ и т.д.), легко реконструировать трехмерное поперечное сечение человеческого тела с помощью компьютера, и эти данные могут быть переданы в систему RPMT для создания тканевого образования этой части структуры. Он особенно подходит для прямого производства небольших партий, сложных (например, канавок, выпуклых плеч, полых, вложенных и т.д.) и фасонных объектов; оборудование различных технологических принципов легко модулируется и взаимозаменяемо; услуги удаленного производства доступны через Интернет; доступен широкий спектр материалов (например, смола, пластик, бумага, парафин, пленка, металлический или керамический порошок, фольга, шелк и т.д.); теоретически коэффициент использования сырья может достигать 100 Процесс производства не сопровождается вибрацией и шумом, что делает его экологически чистой и эффективной технологией производства. В настоящее время для достижения максимальной точности 0,001 мм, толщины слоя ±0,005 мм и максимального размера детали 800 мм x 1600 мм x 500 мм (например, SSM-1600 Университета Цинхуа) используется специализированное формовочное оборудование со скоростью от нескольких часов до десятков часов на деталь. Целью челюстно-лицевой хирургии является не только удовлетворение физиологических и функциональных потребностей органов лица пациента, но и восстановление внешности пациента в индивидуальном порядке, что требует: тщательного и скрупулезного предоперационного планирования; объяснения пациенту послеоперационных результатов; максимально простой хирургической операции. Прямое или косвенное вмешательство РПМТ, несомненно, упрощает эти проблемы, поскольку может играть важную роль в диагностике (переломы, анкилоз и даже блокированные зубы), планировании, моделировании операции (например, Gateno et al. использовали РПМТ для прогнозирования дистракционного остеогенеза) и лечении, позволяя выполнять сложные ортопедические процедуры, которые в противном случае были бы выполнены в ходе нескольких операций за одно посещение. Была проведена статистика: применение RPMT увеличило процент правильной диагностики на 29,60%, точность операции на 36,23% и время операции на 17,63%. Кроме того, в последние годы РПМТ привлекло большое внимание благодаря своему применению в фундаментальных исследованиях, таких как тканевая инженерия в челюстно-лицевой хирургии, и стал важным методом изготовления клеточных несущих скаффолдов. В широком смысле применение РПМТ можно разделить на три этапа: начальный этап — биологические твердые модели для диагностики и хирургии; промежуточный этап (совместимые биологические модели) — имплантаты для терапевтической и реабилитационной техники; продвинутый этап (усовершенствованные биологические модели) — искусственные органы («настоящие» кости, которые могут участвовать в метаболических процессах). 3 Несколько методов быстрого прототипирования, используемых в области челюстно-лицевой хирургии RPMT обычно классифицируются по принципу производственного процесса. Ниже перечислены некоторые из наиболее современных методов, используемых в челюстно-лицевой хирургии, и их характеристики: (1) Аппарат стереолитографии (SLA), также известный как фоточувствительная жидкость, стереолитография, стереоскопическое моделирование и т.д. В этой технике в качестве исходного материала используется фоточувствительная смола. Технология использует светочувствительную смолу в качестве сырья и управляемый компьютером ультрафиолетовый лазер для сканирования контуров предполагаемого поперечного сечения прототипа в виде дорожки точка за точкой, смола в отсканированной области отверждается, стол перемещается, пока укладывается новый слой смолы, и так далее до завершения изготовления. Андерл и др. использовали модель SLA для планирования и проведения операции 8-месячному ребенку с тяжелой расщелиной средней части лица (от передней черепной ямки до твердого нёба). Холлистер и др. использовали модель SLA для создания реставрации бокового дефекта нижнечелюстного сустава у маленькой юкатанской свиньи, с ввинченным гвоздем для фиксации. SLA также может использоваться для микрофабрикации, и Технологический институт Кюсю в Японии изготовил модели размером около 50 мкм. Недостатками SLA являются сложность изготовления микроструктур, которые являются биологически активными, и то, что изменение объема при формовании затрудняет контроль. (2) Изготовление ламинированных твердых тел (SLA) (2) Производство ламинированных объектов (LOM). В этой технике используется лазерный луч для разрезания тонкопленочного материала, покрытого с одной стороны терморастворимым клеем, по внутренним и внешним контурам сборного прототипа в плоскости слоя, затем нагрев нагревательным роликом для скрепления свежесрезанного слоя со срезанным ниже слоем, и, наконец, ненужный материал отслаивается для получения модели. В настоящее время процесс LOM разрабатывается с использованием широкого спектра материалов (например, листового металла и керамических материалов). LOM может быть использован в клинических условиях для замещения твердыми тканями костных дефектов черепно-лицевой области, вызванных врожденными, травматическими, декомпрессией после краниэктомии, инфекцией и т.д. Например, Ono et al. использовали керамику HA для восстановления сложных верхнечелюстных дефектов (до 14,7 см х 12,0 см) у девяти пациентов с помощью LOM. Недостатками LOM являются то, что стойкость материала и прочность соединения сильно зависят от выбранной подложки и типа клея, а также то, что сортировка отходов занимает много времени. (3) Выборочное лазерное спекание (SLS). В нем используется точно направленный лазерный луч для спекания или расплавления порошка материала, а затем его затвердевания для формирования трехмерного прототипа или модели. Как правило, связующее не добавляется и последующая обработка не проводится, поэтому можно формировать высокопрочные модели; не требуется опоры; модели имеют высокую точность (до ±0,01 мм при размере частиц менее 0,1 мм); при использовании воскового порошка можно непосредственно изготавливать восковые формы для точного литья. Ранний метод SLS был менее пригоден для изготовления тканеинженерных клеточных скаффолдов из-за сложности удаления порошка между порами. Развитие SLA позволило регулировать внутреннюю микроструктуру (поры и размер пор) спеченного продукта путем контроля параметров. Например, Cheah и др. использовали принцип, согласно которому размер пор микротрубочек в плоскости X-Z увеличивается при уменьшении энергии лазера и увеличении скорости сканирования, для создания устройства замедления действия лекарств путем управления образованием плотных и пористых зон, что важно для реконструкции дефектов в области опухолей челюстно-лицевой кости; Tan и др. управляли различными соотношениями двух материалов на коммерческом SLS-устройстве, используя полиэфирэфиркетон. -Недостатками SLS являются сложность точного контроля поглощаемой мощности на единицу площади при спекании и тот факт, что поверхность модели иногда бывает относительно шероховатой и нуждается в надлежащем запекании и полировке. (4) Fused Deposition Modeling (FDM) также известен как метод укладки расплава, экструзия расплава в форму и т.д.. Это использование форсунки горячего расплава, так что полутекучее состояние материала в соответствии с CAD слоистых данных управления пути экструзии и осаждения в развитии местоположения затвердевания формования, постепенно осаждения, затвердевания после формирования модели. Эппли и др. провели реконструкцию черепа у 13 пациентов с использованием FDM для создания индивидуальных псевдореплик, что позволило значительно сократить время интраоперационных манипуляций. Шанц и др. создали 15 мм дефект в черепе новозеландского белого кролика и использовали FDM с PCL и фибриновым клеем в качестве исходного материала, чтобы «воспроизвести» дефект с некоторой пористостью в «черепной кости». «Cao et al. предложили симбиотический рассасывающийся каркас из хондроцитов и остеобластов с помощью FDM для решения проблемы восстановления дефектов суставного хряща, а результаты продемонстрировали большой потенциал для восстановления остеохондральных дефектов. Полученные результаты свидетельствуют о большом потенциале для восстановления остеохондральных дефектов. Недостатком является то, что точность относительно низкая; также существует вариация объема; и метод FDM подходит только для изготовления скаффолдов, в которые не добавляются активные вещества, такие как факторы роста, во время обработки из-за необходимости нагрева. (5) Формирование мультиинсуффляции при нормальной температуре (TMF). Этот метод заключается в смешивании материалов, которые могут быть сформированы и отверждены, в отдельных емкостях, а затем смешивание и формирование их путем многократных инъекций. Преимущества этого метода в том, что он исключает повреждение активного материала под воздействием высоких температур, а человеческий фактор роста костей не соединяется на более поздней стадии, как это происходит в настоящее время, а обрабатывается специальным образом, так что многомерное соединение может быть достигнуто на этапе быстрого формирования; он также имеет эффект медленного высвобождения, что значительно облегчает заживление кости в области дефекта; материал может быть изменен в процессе производства для получения множества различных материалов, цветов, механических свойств и тепловых свойств. Также возможно изменение материала в процессе производства для получения различных композитных или негомогенных материалов и пористых структур с различными комбинациями материала, цвета, механических и тепловых свойств, а также для получения функционального градиентного стека материала. Поэтому он обещает стать основным технологическим методом для приготовления биоинженерных скаффолдов (тонкоструктурированная струйная укладка). В Китае Ши Янчунь и др. из Университета Цинхуа изготовили пористые цилиндры диаметром и высотой 5 мм из PLA с молекулярным весом, близким к 100 000, соединенного с HA, коллагеном и BMP по технологии TMF. 4 Перспективы В дополнение к наиболее известным методам, упомянутым выше, многие другие были коммерциализированы. К ним относятся трехмерное напыление, фотомаскирование, цифровое накопление и новейший метод прямой оболочки. В настоящее время РПМТ активно применяется в медицинской сфере за рубежом. Остается еще много возможностей для развития в плане стандартизации программного и аппаратного обеспечения, криволинейности методов нарезки, дальнейшей интеллектуальной обработки и интеграции процессов оборудования. Использование РПМТ для создания человеческих тканей и органов для помощи в диагностике и хирургии имеет большой потенциал для развития. Для челюстно-лицевой хирургии специфичность «региона» сделает RPMT еще более «полезным».