3D打印手术导板灭菌后尺寸精度研究：十种MEX材料的比较评估及其在骨肿瘤精准切除中的临床意义

为解决3D打印手术导板在灭菌过程中的尺寸稳定性问题，研究人员系统评估了PLA、PETG等十种MEX材料经高压蒸汽和过氧化氢等离子灭菌后的形变规律。结果显示PETG、PC和PETG-CF在低温灭菌中表现最优，而PLA等材料因热敏感性不适用于高温灭菌，为骨科肿瘤精准切除导板的材料选择提供了直接依据。

　　

在骨科肿瘤手术中，5毫米的安全切除边界是平衡肿瘤复发风险与功能保留的关键。然而传统徒手截骨依赖术者经验，误差可达数毫米。随着医院内3D打印技术的普及，如何确保患者特异性手术导板在灭菌后保持亚毫米级精度，成为制约其临床应用的核心难题。

布加勒斯特理工大学（National University of Science and Technology Politehnica Bucharest）的Diana Popescu团队在《3D Printing in Medicine》发表研究，首次系统评估了十种材料挤出(MEX)技术制造的胫骨肿瘤截骨导板，在经历医院标准消毒灭菌流程后的尺寸稳定性。通过3D扫描比对灭菌前后几何偏差，发现PETG材料在过氧化氢等离子灭菌中RMS误差仅增加19.6%（0.093→0.112 mm），而聚乳酸(PLA)在相同条件下误差激增444%，高压蒸汽灭菌更是导致聚碳酸酯(PC)出现3.642 mm的灾难性变形。

研究采用三大关键技术：1）基于患者CT数据设计具有复杂解剖贴合面的胫骨导板；2）使用Bambu P1S打印机统一制造十种材料导板；3）通过MetroX 3D扫描仪（精度±0.03 mm）量化灭菌前后的形变，结合CloudCompare软件进行偏差分析。

主要发现包括：

材料打印精度

• PLA和PETG在原始打印状态表现最佳，RMS误差均为0.093 mm，但PLA在灭菌后出现0.505 mm的标准偏差，显著高于PETG的0.108 mm。

• 碳纤维增强材料中，PETG-CF保持稳定（RMS 0.121 mm），而PA6-CF因吸湿性产生0.282 mm的波动。

灭菌方法影响

• 过氧化氢等离子灭菌：PC出现反常的精度提升（RMS从0.127→0.117 mm），研究者归因于内应力释放。

• 高压蒸汽灭菌：所有材料均严重变形，PC的Gaussian均值从0.028 mm飙升至2.374 mm，导板丧失解剖贴合性。

统计学启示

Pearson分析揭示灭菌后RMS与Gaussian均值相关性从0.75降至0.56，表明变形方向趋于不可预测，提示设计时需在关键贴合区域预留补偿空间。

该研究确立了PETG作为低温灭菌导板的首选材料，其0.266 mm的最大局部误差满足5毫米安全边界的临床要求。同时警示PLA-HP虽标称耐134°C高温，但实际灭菌后仍产生0.244 mm RMS误差，打破厂商宣传的"热稳定性"神话。这些发现为医院内3D打印工作流程提供了关键质量控制节点，特别是强调灭菌环节必须纳入导板验证体系。未来研究可探索退火工艺对PLA-HP的稳定性改善，或开发专用涂层以隔离湿热对尼龙材料的侵蚀。