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三维打印技术在电化学储能器件中的应用研究进展

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材料导报 2022年第20期36卷 87-97页

作者：胡竟志徐照华沈超谢科予西北工业大学深圳研究院广东深圳518057 西北工业大学材料学院西安710072

三维打印作为一种新型的加工工艺,其独有的复杂形状定制、快速成型的特点使得其正成为电化学储能器件设计与制造领域的研究热点。目前,基于多种三维打印工艺,已经可以初步实现储能器件电极、电解质的打印构筑,且所打印器件在微型化与集... 详细信息

三维打印作为一种新型的加工工艺,其独有的复杂形状定制、快速成型的特点使得其正成为电化学储能器件设计与制造领域的研究热点。目前,基于多种三维打印工艺,已经可以初步实现储能器件电极、电解质的打印构筑,且所打印器件在微型化与集成应用等方面均表现出传统工艺难以实现的独特优势。然而,可打印材料的匮乏是目前阻碍三维打印电化学储能器件进一步发展的关键问题。现有的商用可打印材料多为结构材料,其较低的电导率与电化学活性难以满足电化学储能器件的实际应用需求。因此,近年来,研究者们从三维打印的工艺原理出发,通过合理的墨水设计,直接或间接地实现了多种电化学储能器件的打印构筑,所打印器件也表现出较为优异的电化学性能。在此基础上,利用三维打印在复杂结构快速成型方面的优势,研究者们可以根据产品需求,通过结构设计与优化,实现电极、电解质等部件在电化学活性以及力学性能方面的提升,获得具备柔性化、微型化等特征的高性能储能器件。本文全面综述了三维打印技术在储能器件领域的应用研究进展。首先,总结了各类三维打印技术的基本原理以及基于三维打印的电极、电解质设计与构筑的研究现状;其次,讨论了三维打印储能器件在可穿戴设备以及微型电子器件集成等方面的应用案例;最后,结合实际应用需求,分析了三维打印储能器件制备过程中存在的问题及研究方向,以期为三维打印在电化学储能器件领域的应用提供参考。

关键词：三维打印锂离子电池超级电容器电极电解质

三维打印解剖仿生型人工颈椎间盘置换治疗颈椎退行性疾病的早期疗效观察

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中华外科杂志 2022年第3期60卷 223-229页

作者：钱立雄闫亮许正伟单乐群王文涛何立民何思敏樊勇葛朝元李厚坤郝定均西安交通大学附属红会医院脊柱病医院西安710054

目的:探讨一种新型颈椎人工间盘假体应用于人工颈椎间盘置换术的有效性和安全性。方法:回顾性分析2019年5月至2020年7月在西安交通大学附属红会医院脊柱病医院采用三维打印解剖仿生型颈椎间盘置换治疗的18例单节段颈椎退行性疾病患者的... 详细信息

目的:探讨一种新型颈椎人工间盘假体应用于人工颈椎间盘置换术的有效性和安全性。方法:回顾性分析2019年5月至2020年7月在西安交通大学附属红会医院脊柱病医院采用三维打印解剖仿生型颈椎间盘置换治疗的18例单节段颈椎退行性疾病患者的临床资料。其中男性7例,女性11例,年龄(45±8)岁(范围:28-58岁)。手术节段:C_(3-4)2例,C_(4-5)5例,C_(5-6)9例,C_(6-7)2例。对术前、术后1个月及12个月随访时的临床效果和影像学指标进行比较。临床疗效评价指标包括日本骨科协会(JOA)评分、疼痛视觉模拟评分(VAS)、颈椎功能障碍指数(NDI);影像学评估指标包括手术节段活动度(ROM)、假体移位、假体下沉。不同时间点数据的比较采用重复测量方差分析,两两比较采用配对样本t检验。结果:所有患者均顺利完成手术并随访大于12个月。手术前后患者JOA评分、VAS、NDI的差异均有统计学意义(P值均2 mm病例。结论:三维打印解剖仿生型颈椎人工间盘置换治疗颈椎退行性疾病早期临床疗效良好,能在保留颈椎活动度的同时,获得良好的稳定性。

关键词：颈椎仿生学颈椎间盘置换术三维打印解剖仿生

三维打印个体化手术导航模板在发育性髋关节发育不良手术中的应用

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中华小儿外科杂志 2022年第4期43卷 365-372页

作者：庞浩田王亦维范民杰柳毅浩强磊王金武郑朋飞南京医科大学附属儿童医院骨科南京210008 上海交通大学附属第九人民医院骨科上海200011

目的探讨计算机辅助设计(computer aided design,CAD)技术和三维打印(three-dimensional printing,3DP)技术制备的个体化手术导航模板辅助发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)患儿在Salter骨盆截骨术联合股骨近端旋转短缩截骨术中应用的可行性和精确性。方法将2016年1月至2017年10月收治的97例接受Salter骨盆截骨术联合股骨近端旋转短缩截骨术的单侧DDH的患儿纳入本研究。其中,男17例,女80例;年龄范围为2岁6个月至6岁,平均年龄为3.39岁;患侧为左侧54例,右侧43例。按随机数字表法将患儿分为3DP导航模板组(44例)和传统手术组(53例)。比较两组患儿的手术时间、术中出血量,比较末次随访时髋臼指数、中心边缘角、Mckay临床评定结果、Severin X线评定结果、股骨头坏死(avascular necrosis,AVN)发生率、再脱位发生率和髋内翻发生率。结果3DP导航模板组和传统手术组手术时间分别为(105.62±12.20)min和(129.40±17.55)min,出血量分别为(55.75±11.38)ml和(68.21±10.95)ml,两组患儿术后规划AI和实际(术后1 d)测量的AI之间差值的绝对值分别为(3.84±2.58)°和(1.37±0.55)°,两组之间的差异均具有统计学意义(P0.05)。Mckay临床疗效评定结果:3DP导航模板组中优26髋、良14髋、可2髋、差2髋,优良率达90.91%(40/44);传统手术组中优27髋、良18髋、可6髋,差2髋,优良率达84.91%(45/53),两组之间的差异无统计学意义(P>0.05);Severin X线评定结果:3DP导航模板组中优26髋、良14髋,可4髋,差0髋,优良率达90.91%(40/44);传统手术组中优24髋、良20髋,可9髋,差0髋,优良率达83.02%(44/53),两组之间的差异无统计学意义(P>0.05);3DP导航模板组有4髋发生AVN,9.09%(4/44),传统手术组中有5髋发生AVN,9.43%(5/53),差异无统计学意义(P>0.05),两组患儿均无再脱位和髋内翻发生。结论个体化3DP导航模板可以辅助DDH患儿Salter骨盆截骨术联合股骨近端旋转短缩截骨术的精准完成,可有效控制术中截骨位置及旋转矫正角度,值得进行临床推广。

关键词：计算机辅助设计发育性髋关节发育不良 Salter骨盆截骨术股骨截骨术三维打印

三维打印技术联合多功能[牙合]板治疗儿童下颌骨骨折初探

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中华口腔医学杂志 2023年第11期58卷 1172-1177页

作者：张晨晨宋驰杨东昆李珍珍王栋高廷益胡洁张凯蚌埠医学院第一附属医院口腔科蚌埠233000

目的探讨三维打印技术与多功能[牙合]板在儿童下颌骨骨折治疗中的作用。方法回顾性纳入2006年1月至2022年1月就诊于蚌埠医学院第一附属医院口腔科,采用手术治疗的儿童下颌骨骨折患者42例,其中男性25例,女性17例,中位年龄10岁(4~12岁)。... 详细信息

目的探讨三维打印技术与多功能[牙合]板在儿童下颌骨骨折治疗中的作用。方法回顾性纳入2006年1月至2022年1月就诊于蚌埠医学院第一附属医院口腔科,采用手术治疗的儿童下颌骨骨折患者42例,其中男性25例,女性17例,中位年龄10岁(4~12岁)。按照治疗方式分为观察组(22例)和常规组(20例)。观察组通过术前制作多功能[牙合]板,并将患者的CT数据以".dicom"格式导入Mimics软件,对移位的下颌骨进行虚拟复位,应用三维打印技术制作颌骨复位模型,在复位模型上模拟手术操作,确定内固定装置的型号与位置并塑形,术中按术前设计行骨折的复位、固定。常规组采用传统方法行下颌骨骨折切开复位内固定术。通过比较两组患者术中情况、咬合关系及随访情况,分析三维打印技术与多功能[牙合]板的临床应用价值。结果观察组的术中总出血量[(30.25±4.02)ml]和手术时间[(64.3±9.2)min]均显著少于常规组[分别为(35.13±5.69)ml和(84.6±13.9)min](F=6.18,P=0.003;F=1.32,P=0.001)。观察组的咬合关系优良率[96%(21/22)]显著高于常规组[85%(17/20)](F=4.27,P=0.039)。术后并发症的发生情况,观察组1例咬合关系欠佳,1例术后感染;常规组3例咬合关系欠佳,1例神经损伤,牙根、牙胚损伤各1例。结论三维打印技术联合多功能[牙合]板应用于儿童下颌骨骨折,具有微创、安全、高效、精准的作用,临床效果良好。

关键词：儿童下颌骨折数字化三维打印手术治疗

三维打印个性化修复体修复颧眶-上颌复合体骨缺损初探

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中华口腔医学杂志 2021年第7期56卷 633-638页

作者：李永锋刘华蔚王超席庆张明胡敏解放军总医院口腔颌面外科北京100853 北京航空航天大学生物医学工程高精尖创新中心 100083

目的借助三维打印技术制作个性化修复体对颧眶-上颌复合体骨缺损患者进行修复重建,为临床颌面部复杂骨缺损修复提供参考。方法前瞻性选择2019年4月至2020年12月于解放军总医院口腔颌面外科就诊的颧眶-上颌复合体骨缺损患者5例,其中男性3... 详细信息

目的借助三维打印技术制作个性化修复体对颧眶-上颌复合体骨缺损患者进行修复重建,为临床颌面部复杂骨缺损修复提供参考。方法前瞻性选择2019年4月至2020年12月于解放军总医院口腔颌面外科就诊的颧眶-上颌复合体骨缺损患者5例,其中男性3例,女性2例,年龄28~53岁。计算机辅助设计两种个性化修复体(以颞骨、鼻骨及颧额为固定端),两种修复体其他部位设计相同,仅眶底延伸部分长度不一致;设计一:由眶下缘向眶内延伸9~10 mm;设计二:由眶下缘向眶内延伸10~15 mm。采用钛合金粉末三维打印两种修复体。获取两种修复体实物的三维扫描数据,在UG12.0软件中拟合,分析两种修复体的匹配度。术中对两种修复体对颧眶-上颌复合体骨缺损的修复重建效果进行对比评估,并根据修复体适配情况选择植入。结果三维打印制备的修复体可有效进行颧眶-上颌复合体骨缺损的修复重建,术中验证显示,两种修复体固定端偏移误差为2~3 mm;软件拟合结果显示,两种修复体固定端误差范围约为1 mm。对5例患者均选择设计一修复体进行植入,术后即刻患者面部外形得到有效恢复。结论三维打印个性化修复体修复颧眶-上颌复合体骨缺损效果良好,但针对多突起复杂结构的设计和制备,需考虑多种因素对最终修复体效果的影响。

关键词：骨重建颌面假体颧骨眼眶上颌骨三维打印

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三维打印在软骨组织工程中的应用

中华整形外科杂志 2024年第1期40卷 99-106页

作者：于淑颖李昱程新好张怡君刘铮闫成祥谢百慧王喜梅郑州大学第一附属医院整形外科郑州450000

在过去的几十年中, 软骨的再生已经取得了巨大的进展。传统构建组织工程软骨支架的技术主要包括孔剂法(或模板法)、相分离法、气体发泡法、冷冻干燥法、静电纺丝法等。软骨是异质性的, 传统支架很难模拟软骨的高度各向异性结构。因此, ... 详细信息

在过去的几十年中, 软骨的再生已经取得了巨大的进展。传统构建组织工程软骨支架的技术主要包括孔剂法(或模板法)、相分离法、气体发泡法、冷冻干燥法、静电纺丝法等。软骨是异质性的, 传统支架很难模拟软骨的高度各向异性结构。因此, 软骨的功能再生具有挑战性。随着三维打印技术的进步, 通过生物材料、细胞和活性生物分子的共沉积, 使制备精细结构、梯度变化的功能性仿生支架成为可能, 从而实现功能性软骨再生。该文详细阐述了三维打印技术及其在不同解剖位置(关节、耳廓、鼻)软骨再生中的应用。此外, 还讨论了制备具有区域结构梯度和区域成分梯度的仿生构建体的重要性。三维生物打印、四维打印技术及智能材料为仿生组织和器官的构建带来了希望。

关键词：组织工程学软骨三维打印三维生物打印关节软骨耳软骨鼻软骨

三维打印生物骨架在糖尿病足溃疡中的应用与研究进展

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中华糖尿病杂志 2022年第7期14卷 730-733页

作者：刘洪铭王洁迟菁华青岛大学基础医学院病理学系青岛266071

糖尿病是一种慢性代谢性疾病,其发病率在世界范围内呈上升趋势。糖尿病足溃疡(DFU)是糖尿病的一种常见的严重并发症,约25%的糖尿病患者会发生足部溃疡,其中70%以上的患者需要下肢截肢,对患者的生活质量造成严重影响。随着三维打印技术... 详细信息

糖尿病是一种慢性代谢性疾病,其发病率在世界范围内呈上升趋势。糖尿病足溃疡(DFU)是糖尿病的一种常见的严重并发症,约25%的糖尿病患者会发生足部溃疡,其中70%以上的患者需要下肢截肢,对患者的生活质量造成严重影响。随着三维打印技术的不断发展与应用,三维打印生物支架在DFU治疗中的作用愈发明显。该文概述了DFU的诱因及其发病机制,详细介绍了三维打印支架在DFU的伤口愈合中发挥的作用以及未来的发展方向,为DFU的治疗以及三维打印支架的发展提供参考。

关键词：糖尿病足溃疡三维打印生物支架伤口愈合

三维打印联合计算机导航技术在面中部多发性骨折治疗中的应用效果

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中华整形外科杂志 2022年第10期38卷 1139-1147页

作者：苏世恒历凯玥王宏浩胡玉坤后军薛浩伟安徽医科大学第一附属医院口腔颌面外科合肥230022

目的探讨三维(3D)打印联合计算机导航技术在面中部多发性骨折治疗中的应用效果。方法回顾性分析2019年8月至2021年12月安徽医科大学第一附属医院口腔颌面外科收治的面中部多发性骨折患者的临床资料, 根据手术方式将患者分为2组:术前采用... 详细信息

目的探讨三维(3D)打印联合计算机导航技术在面中部多发性骨折治疗中的应用效果。方法回顾性分析2019年8月至2021年12月安徽医科大学第一附属医院口腔颌面外科收治的面中部多发性骨折患者的临床资料, 根据手术方式将患者分为2组:术前采用AccuNavi-A 2.1导航软件进行手术规划和手术模拟、3D打印头颅模型、术中在计算机导航技术辅助下进行骨折复位和固定的患者为试验组;采用传统手术方法的患者作为对照组。在术前和术后1周头颅CT三维模型上标记标志点和构建三维坐标系, 测量并计算各标志点的面部不对称指数(AI), 包括双侧眶下缘的最低点(O)、眶外1/3下方颧上颌缝最前点(MZ)、颧骨额突外侧缘和颞突上缘间的最凹点(C)、额突后缘C点上方最凹点(SC)、颧弓的最外侧点(Z);记录手术时间;术后3个月, 由患者对出现的并发症进行自我评估, 包括复视、张口受限、面部麻木、咬合关系紊乱、术区瘢痕、瞳孔高度不一致的发生情况。AI用M(Q_(1), Q_(3))表示, 组内术前、后比较采用Wilcoxon符号秩和检验, 2组间比较采用Mann-WhitneyU检验;手术时间以±s表示, 2组间比较采用t检验;患者并发症自我评估结果以例(%)表示, 采用χ^(2)检验或Fisher确切概率法进行分析。结果共纳入32例患者, 其中试验组16例, 男9例, 女7例, 年龄17~60岁;对照组16例, 男8例, 女8例, 年龄18~65岁。试验组患者术前O、MZ、C、SC、Z点AI术前分别为8.9(6.9, 12.8), 10.0(7.7, 12.6), 7.6(5.9, 14.9), 10.7(7.2, 22.0), 11.2(10.1, 17.4), 术后分别为2.2(1.6, 3.4), 2.5(1.7, 3.4), 2.2(1.9, 2.9), 2.6(1.7, 3.1), 2.4(1.4, 2.8), 对照组术前分别为10.4(8.1, 12.5), 10.5(9.0, 12.6), 6.6(5.3, 8.2), 10.6(8.7, 13.1), 10.9(9.8, 13.4),术后分别为4.0(3.6, 4.8), 4.3(3.8, 5.4), 5.2(4.8, 6.7), 4.3(3.1, 5.1), 4.6(3.2, 5.3)。2组患者术前各个标志点的AI比较, 差异均无统计学意义(P>0.05);2组患者术后各标志点AI均比术前有不同程度的降低(P0.05)。结论在面中部多发性骨折治疗中应用3D打印联合计算机导航技术可以缩短手术时间, 使患者面型恢复更加对称, 术后并发症出现的概率更低。

关键词：计算机辅助设计计算机导航技术三维打印面中部骨折复位

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三维打印光敏树脂牙列模型的形态稳定性

口腔医学研究 2024年第2期40卷 142-146页

作者：吴峻青吴斌刘京京史学明包涵曹丹严斌南京医科大学附属口腔医院正畸科江苏南京210029 江苏省口腔疾病研究重点实验室江苏南京210029 江苏省口腔转化医学工程研究中心江苏南京210029 南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037

目的:研究放置时间及材料对三维打印光敏树脂牙列模型形态稳定性的影响。方法:两种常用光敏树脂材料(FHD1400、E-Model-Light)分别打印10副牙列模型,在完成打印即刻及放置1、3、7、14、28、60 d扫描成数字化三维模型,重叠生成不同时间... 详细信息

目的:研究放置时间及材料对三维打印光敏树脂牙列模型形态稳定性的影响。方法:两种常用光敏树脂材料(FHD1400、E-Model-Light)分别打印10副牙列模型,在完成打印即刻及放置1、3、7、14、28、60 d扫描成数字化三维模型,重叠生成不同时间点模型重叠热力图,测算平均偏差及变形百分比,测量牙弓前、中、后段宽度及长度随时间的变化量。结果:牙列模型随放置时间延长收缩变形加剧,平均偏差、变形百分比及牙弓长宽收缩量在14 d内迅速增加,14 d时牙弓后段宽度收缩大于0.2 mm,超过临床允许误差范围。所有时间点FHD1400组模型平均偏差及变形百分比显著大于E-Model-Light组(P打印到使用不应超过14 d。

关键词：三维打印光敏树脂牙列模型形态稳定性