综述：3D打印在盆腔器官脱垂治疗中的应用：新应用的叙述性综述

《Bioengineering》：3D Printing for Pelvic Organ Prolapse Management: A Narrative Review of Emerging Applications Xinyi Wei, Xiaolong Wang, Xin Yang, Mingjing Qiao, Yannan Chen, Andre Hoerning, Xianhu Liu and Chenchen Ren

本综述聚焦盆腔器官脱垂（POP）的个性化治疗需求，系统评述了3D打印（增材制造）技术在POP管理中的三大新兴应用：具有生物相容性（如PCL、TPU、SF、PVA等）的下一代手术补片、基于成像数据定制的阴道子宫托，以及用于手术规划与教育的成像辅助工具，展现了其通过精确控制植入物结构、力学性能和功能化设计，推动更安全、个性化临床解决方案的潜力。

　　

3D打印：重塑盆腔器官脱垂治疗的未来

盆腔器官脱垂（Pelvic Organ Prolapse, POP）是一种常见的妇科良性疾病，严重影响生活质量，尤其是在老年女性群体中。传统治疗方法，包括标准化阴道子宫托和合成手术补片，常受限于解剖结构适应性差、与原生组织力学不匹配以及长期安全性问题。三维（3D）打印，或称增材制造，作为一种新兴的生物工程技术，正为解决这些未满足的临床需求带来希望。它通过逐层制造数字模型，实现对器械几何形状、力学性能和材料组成的精确控制，从而为患者特异性设计铺平了道路。

1. 2.
   3D打印在POP中的应用

本综述通过系统性文献分析，总结了3D打印在POP管理中的三个主要应用领域：用于手术修复的下一代补片、定制化阴道子宫托，以及成像/手术规划工具。研究表明，该领域的研究兴趣在近年显著增长，尤其在手术补片开发方面最为活跃。

2.1. 用于手术修复的补片

传统非降解聚丙烯（PP）补片虽能提供机械支撑，但长期存在侵蚀、慢性疼痛、感染和收缩等并发症。理想的植入物应具备匹配原生组织的力学性能、促进组织整合的微结构、优异的生物相容性以及一定程度的个体化定制能力。3D打印为设计患者特异性、力学兼容且多功能的补片提供了可能。

2.1.2. 3D打印补片的材料创新

根据不同材料体系，相关研究进展显著：

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  聚己内酯（Polycaprolactone, PCL）作为一种可生物降解、生物相容且力学可调的聚合物，是盆底修复中研究最广泛的材料之一。通过熔融电写（Melt Electrowriting, MEW）等高精度增材制造技术，可以制备纤维直径、孔隙几何形状可控的支架。研究表明，MEW打印的PCL补片（例如方形网格和三重星形蜂窝结构）可避免传统编织补片的“成束效应”，实现更均匀的应力分布，其力学性能（如刚度和弹性）更接近阴道组织。此外，PCL可作为多功能植入物的基础平台，与丝素蛋白、纳米羟基磷灰石等复合，以增强细胞亲和性或实现药物缓释。
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  热塑性聚氨酯（Thermoplastic Polyurethanes, TPU）及其高级变体聚碳酸酯-氨酯（Polycarbonate-Urethane, PCU）因其弹性、韧性和可加工性而成为有吸引力的替代材料。与刚性的聚丙烯相比，TPU/PCU基补片更柔软、顺应性更好。通过熔融沉积建模（FDM）等工艺，可制造负载左氧氟沙星等抗生素的定制化补片，兼具力学支持和局部抗感染功能。体内研究显示，与聚丙烯补片相比，3D打印的PCU弹性膜引发的巨噬细胞炎症反应更轻微，组织整合更佳。
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  丝素蛋白（Silk Fibroin, SF）是一种天然蛋白质生物材料，具有良好的生物降解性、生物相容性和优异的机械强度。通过低温3D打印结合后拉伸处理，可制备具有高度有序多孔结构和微条纹表面的SF补片，引导细胞定向生长。与聚丙烯相比，这些工程化的SF补片在体内能减少炎症浸润，增强胶原沉积，并促进有组织的肌纤维再生，显示出作为再生性植入物的潜力。
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  聚乙烯醇（Poly (Vinyl Alcohol), PVA）水凝胶是一种合成水溶性聚合物，可形成柔软、顺应性好的可降解支架。通过直接墨水书写（DIW）和双重交联策略，可制备出弹性模量低（约4.9 MPa）、与阴道组织顺应性接近的PVA补片。体内植入实验证实其炎症反应轻微、纤维化有限，具有良好的组织整合性，是盆底修复的潜在安全替代方案。

2.2. 定制化阴道子宫托

传统阴道子宫托因尺寸标准化，常因解剖结构差异导致不适、侵蚀或固位不良。3D打印为实现真正的个体化设计提供了解决方案。研究者开发了整合经阴道超声、硅胶印模和3D打印的临床工作流，以制造贴合患者解剖结构的定制化子宫托。初步临床试验表明，与标准器械相比，患者特异性子宫托耐受性良好，并能显著改善生活质量评分。更有研究将3D打印模具与药物（如雌三醇）缓释技术结合，开发出具有治疗功能的子宫托，在提供结构支撑的同时，可局部缓解阴道萎缩。

2.3. 成像与手术规划工具

除了植入物制造，3D打印在POP的早期应用还集中于新型诊断和评估设备的快速原型制作。例如，有研究利用3D打印制造了用于POP自我评估的阴道内窥镜原型，展示了在无需传统模具的情况下，集成复杂内部几何结构和功能组件的能力。与传统制造技术相比，3D打印在设计灵活性、几何复杂度和小批量生产成本方面具有优势，特别适合早期医疗设备开发、迭代优化和概念验证，有望降低POP诊断工具创新的技术门槛。

1. 3.
   结论与展望

3D打印为应对POP治疗中个性化不足、生物力学兼容性欠佳和长期安全性等挑战，提供了一个变革性技术平台。在手术修复方面，基于PCL、TPU/PCU、SF和PVA等材料的3D打印补片，通过结构设计实现了力学性能与阴道组织的更好匹配，并展现出改善组织整合、降低炎症反应及整合药物递送功能的潜力。在保守治疗方面，定制化阴道子宫托提高了解剖贴合度、舒适度和患者满意度。在诊断规划方面，3D打印支持了个体化评估工具和手术规划模型的快速开发。

尽管前景广阔，但该领域仍面临挑战。现有证据大多来自临床前研究或小型试验，缺乏与现有标准疗法直接对比的大规模长期临床数据。此外，个性化设备的监管路径、制造标准化、质量保证、成本效益以及上市后监测等问题仍需解决。未来，跨学科的持续研究和精心设计的转化研究，有望将增材制造定位为下一代泌尿妇科设备和以患者为中心的POP护理的关键使能技术。