儿童骨骼不同于成人骨骼，幼儿的骨骼存在骺板即生长板，骺板是发生骨折时并发症的易发区域。幼儿部分骨折后恢复能力强，生长迅速，可达到自行塑形；骺板损伤后骨桥形成，极易出现畸形发育，甚至造成肢体残疾，因此必须在术前制定准确的治疗方案。3D打印技术可以根据患者的影像学资料，构建出创伤部位1∶1立体实物模型，可以清晰、直观地观察复杂骨折的解剖结构，有助于进一步明确诊断和骨折分型，有助于设计手术方案进行术前模拟将手术操作最优化^[3]。

赵景新等^[4]将3D打印技术应用于16例胫骨远端骨折累及骺板患儿的治疗：打印出1∶1骨折模型，模型准确、清晰地显示了损伤情况，较传统影像图片数据诊断骨折分型更准确；通过术前评估设计合理的手术方案，在3D打印模型上模拟手术操作，力图使手术最优化，较传统手术方案创伤少，术后恢复效果良好。Xie等^[5]在3D打印辅助切开复位内固定与传统手术方案治疗胫骨平台骨折的系统性回顾比较研究中发现，3D打印组手术耗时短、术中出血量少、创伤愈合时间短，较传统手术具有很大的优越性。

3D打印具有个体化、立体性、可重复操作的特点，除了可以利用3D打印模型进行术前模拟操作和手术预案的优化外，还可以进行术中导航指导内固定物置入。Zheng等^[6]在对股骨颈骨折患儿实施内固定手术治疗时，使用3D导航模板引导螺钉置入，有效地避免了股骨颈骨骺的医源性损伤。Zheng等^[7]在91例肱骨髁间骨折治疗中，3D打印组较常规手术组具有很大的优势，手术耗时短、失血量减少、放射照射次数减少。髋臼骨折常常累及周围血管和神经组织，传统手术方式难度大^[8]。Zeng等^[9]通过3D打印技术对10例髋臼骨折患儿建立个体化解剖模型进行术前评估，将钢板预弯模拟手术操作，术后骨折复位效果良好。

儿童骨折具有愈合快、塑形能力强的特点，部分骨折采取保守治疗即可达到功能复位。在保守治疗中往往需要外固定，而传统的石膏固定物较沉重，患者日常活动不方便，且不通风，部分患者会出现皮疹、皮肤瘙痒等皮肤并发症。Chen等^[10]应用3D打印技术制作个体化石膏托对10例桡骨远端骨折患者进行治疗发现，个体化的3D打印石膏托能为患者提供合适的固定装置保持骨折复位。3D打印的石膏具有通风和质量轻的特点，最大限度地减少了对患者日常活动的干扰，减少了皮肤并发症的发生。

3D打印技术已成为辅助骨科治疗的一种重要方法。利用3D打印技术打印个体化解剖模型，有助于对复杂骨折的诊断、手术方案的制定及术中操作的指引，在儿童骨折的治疗中具有很大的应用价值。

在儿童骨肿瘤的手术治疗中，往往需要进行大面积病变骨质切除，切除时可能会累及到骨骺和干骺端，导致大面积骨缺损，继而引起骨骼生长障碍，甚至出现短肢的问题。3D打印的个体化解剖模型，可以直观、清晰地展示肿物位置、大小及其与周围结构或组织的位置关系，在此基础上进行术前模拟设计手术方案，有助于提高肿瘤切除成功率，减少周围组织损伤，降低手术风险，降低术后并发症，提高术后生活质量^[11]。在临床诊疗中，通常采用CT或MR扫描获得肿瘤以及其与周围组织的二维图像数据，通过Mimics软件进行三维重建，再利用Imageware软件三维测量确定肿瘤切除范围^[12]。Xu等^[13]对1例12岁患有颈椎尤文肉瘤的患儿，通过3D打印技术建立个体化解剖模型进行术前规化和模拟手术，术中按术前计划进行操作，术后恢复良好，无术后并发症。

3D打印技术具有个体化特点，可以制作个体化手术导板指导手术。徐磊磊等^[14]对5例骨肿瘤患者，利用3D打印技术制备个体化的解剖模型及导板用于指导手术，术后效果良好。付军等^[15]在对31例骨肿瘤患者的临床诊治中，采用3D打印技术制造手术导板指导手术，缩短了手术时间。Ma等^[16]利用3D打印技术制作了导向模板，用于指导骨肉瘤手术，能更精确地切除肿瘤骨、植入假体，较传统手术具有很大的优势，术中失血量减少，缩短了手术时间，减少了术中放射暴露次数。

骨肿瘤的手术切除中会导致骨组织大面积缺损，而3D打印技术可以打印出个性化的解剖副本替补骨缺损。Lu等^[17]在下肢骨恶性肿瘤切除术后的骨缺损假体修复研究中，应用个性化3D打印假体与β-磷酸三钙生物陶瓷和/或血管化腓骨相结合，在恢复下肢功能、促进骨愈合、减少并发症等方面具有优势。黄敏强等^[18]在膝关节周围恶性骨肿瘤切除术后假体重建研究中发现，3D假体重建组较传统方案重建组临床疗效好，能更好地改善患者关节功能。

骨盆肿瘤在儿童中并不常见，解剖结构复杂，治疗困难，肿瘤切除后的重建计划取决于骨和软骨组织的丢失长度。Liang等^[19]对35例接受了盆腔肿瘤切除和3D打印假体重建的患者进行回顾性研究中发现：3D打印技术的应用可以促进植入假体与宿主骨的精确匹配和骨整合；利用3D打印盆腔假体进行盆腔肿瘤切除术后骨缺损的修复重建，无额外并发症，术后恢复良好。由于儿童软骨组织多，正处于生长发育阶段，儿童骨盆的假体重建短期效果良好、远期并发症多^[20]。基于儿童特殊的骨骼形态，目前3D打印技术尚未能完全建立符合儿童骨骼生物形态的植入式假体。

脊柱畸形与四肢畸形在儿童骨科中较为常见。在脊柱侧凸等复杂脊柱疾病中，矫正过程具有很大的手术风险，术中易损伤神经血管，对手术医师的经验、技术要求高^[21]。将影像学图像进行三维重建，通过3D打印技术制造个体化模型，能够直观、精确地反映脊柱病变的三维几何结构，对临床医生的诊断、手术预案、内固定装置的制造及植入等有很大帮助，且在支架制备方面，3D打印可根据患者的实际情况修改支架以及调节压力值^[22]。

Garg等^[23]通过3D打印技术建立复杂脊柱畸形患者的个体化模型设计手术方案，并通过3D打印技术打印患者专用椎弓根螺钉，螺钉定位率高，缩短了手术时间，手术出血量减少。Karlin等^[24]在应用3D打印技术对脊髓脊膜膨出患儿行脊柱畸形矫正手术的系统性回顾分析中表明，3D打印制备个体化解剖模型，能够精确地显示个体化病变组织结构，进行术前模拟优化手术操作，提高了手术疗效，与传统手术相比具有很大的优越性。Pijpker等^[25]在1例患有骨骼发育不良的严重先天性脊柱后凸年轻女性患者治疗中，通过3D打印技术模拟手术，并设计个性化引导模板指导手术，成功地矫正了脊柱后凸。

3D打印可以为四肢畸形患者制造个体化解剖模型，并进行术前模拟设计手术方案。Morasiewicz等^[26]应用3D打印技术对1例6岁右腿多平面畸形患儿建立个体化骨模型，估计预期的骨延长和轴向矫正，以优化的治疗方案缩短了患者整体的治疗时间，而且恢复效果良好。发育性髋关节发育不良是儿童最常见的髋关节畸形，有许多的并发症，特别是对于年龄在8岁以上的儿童需要进行手术治疗^[27]。Holt等^[28]报道1例10岁女性患儿，因唐氏症候群、左髋臼发育不良及慢性髋臼不稳而接受髋臼周围截骨术，通过建立个体化3D模型观察患儿解剖结构，在模型上进行术前模拟设计手术方案，术中按术前模拟进行操作，术后患儿恢复效果良好。

通过MR和CT等对患者的病变部位进行扫描，将数据进行三维重建，利用3D打印技术可以为患者制作出特定的导航模板。苗秋菊等^[29]对26例下肢短缩畸形患者进行截骨矫形＋外固定架延长术治疗中，利用3D打印技术制造个体化导板辅助术中治疗，在畸形矫形中获得优于传统治疗方案的疗效。

综上，3D打印技术建立的个体化解剖模型可显示患者病变部位复杂解剖结构；在此基础上设计手术方案，有助于优化手术方案，减少术后并发症的发生，与传统手术相比具有很大的优越性和发展前景。

骨组织工程是指将分离的自体高浓度成骨细胞、骨髓基质干细胞或软骨细胞，置于有生物相容性、可降解性支架上，进行离体培养或人工合成具有生物相容性的人工骨组织。骨组织工程研究中，关键是种子细胞的选择和细胞支架的构建。理想的生物支架需要具有生物相容性、可降解性、多孔性，利于细胞生长、增殖、分化，而且支架的宏观构造还需与缺损骨组织的整体形状相匹配。3D打印组织工程支架可以个体化地构建1∶1宏观构造，微观上还能打印出具有三维多孔结构的人工骨组织，能够满足细胞的黏附与增殖。

Hassanajili等^[30]采用间接3D打印方法，利用聚乳酸/聚己内酯/羟基磷灰石复合材料制备骨支架。采用冷冻干燥/颗粒浸出的方法，将复合悬浮液浇注在可溶解的3D打印模具中，实现宏孔和微孔复合材料的同时浇注。构建的复合支架力学性能较好，且具有良好的生物相容性、骨诱导性能。孙开瑜等^[31]在应用3D打印技术制造个体化的Ⅰ型胶原涂抹的β-磷酸三钙骨支架，在宏观构造上匹配良好，微观上孔隙率具有可控性，且具有良好的生物相容性。在磷酸钙家族中，羟基磷灰石是构成人体骨骼的主要无机材料，具有良好的生物相容性和与天然骨组织融合的能力，已成为骨种植体的主要材料。Chen等^[32]设计了一种类骨质，仿生、分层、多孔羟基磷灰石陶瓷3D打印支架(3DPs)，进一步掺入基于Watson-Crick互补寡核苷酸的共价模块控释系统，并加入骨形态发生蛋白-2肽。研究表明，具有共价模块控释系统的仿生分层多孔羟基磷灰石陶瓷3D打印支架，能够促进细胞增殖、黏附、分化和成骨。该支架可以作为骨缺损患者的骨替代材料。

儿童软骨组织分布较广，由于软骨组织由软骨细胞、基质及胶原纤维构成，损伤后自我再生能力有限。如何让软骨组织按照特定的组织结构生长，以及为软骨组织构建营养血管，目前仍然是3D生物打印中的一个难题。目前在软骨组织工程中，常用软骨细胞和骨髓间充质干细胞作为种子细胞^[33,34]。虽然3D生物打印技术可以为种子细胞提供良好的支架材料，但由于干细胞在软骨细胞诱导分化上尚未成熟，用骨髓间充质干细胞构建软骨可能会涉及纤维化、血管化、空腔现象和收缩等诸多问题^[34]，因此仍需要不断寻找新的种子细胞。