国内(nèi)医疗(liáo)行业(yè)对3D打印(yìn)技术(shù)的应(yīng)用(yòng)始(shǐ)于上世界80年代后期,最初主要用于快速制造(zào)3D医疗模型,在当时,3D打印技术(shù)主要用来帮助医生(shēng)与患者沟通(tōng)、准(zhǔn)确(què)判断病情以及进行手术规划。可以说,我国在医(yī)疗行业(yè)对于3D打印技术应(yīng)用的探索(suǒ)起源已(yǐ)久,并(bìng)伴随着(zhe)3D打印(yìn)技(jì)术的发(fā)展(zhǎn)走向(xiàng)深入。
近年来,随(suí)着3D打印技术的发(fā)展和精准化、个性(xìng)化医疗需(xū)求(qiú)的增长,3D打印技术(shù)在医疗行业(yè)应用在广度和深度方(fāng)面都(dōu)得(dé)到了显著发展。在应用的广度方面,从最初的医疗(liáo)模型快速制造,逐(zhú)渐发展到3D打印直接(jiē)制造助听器外壳、植入物、复杂手术器械(xiè)和3D打(dǎ)印药品。在(zài)深度方面,由3D打印没有生命的医(yī)疗器械向打印具(jù)有生物活性的人工组织(zhī)、器官的方向发展。本文(wén)主要介绍医(yī)用3D打(dǎ)印技术在如下5个领域(yù)的最新进展。
1、手术规划模型,对于风险高难度大的(de)手(shǒu)术,术前规(guī)划十分重要(yào)。传统上(shàng),通过CT、核(hé)磁共振(MRI)等影像设备获取(qǔ)患者的数据,是做(zuò)医生手术预规划的基础,但得到的(de)医学影像是二维的,之(zhī)后还需要利用软(ruǎn)件(jiàn)将二维数(shù)据转(zhuǎn)成逼真的三维数据(jù)。3D打印机(jī)可以将三维(wéi)模型(xíng)直接(jiē)打(dǎ)印出来,既可(kě)辅助医生进行精准的手术规划、提升手术的成功率(lǜ),又方便医生与患者就(jiù)手术方案进(jìn)行(háng)直观的沟(gōu)通。此外,即(jí)使在治疗失败,3D打印也可以为(wéi)医患双方提供可溯源的依据。
2、植(zhí)入物,一些(xiē)植入物是通过铸(zhù)造或(huò)传统(tǒng)的金属加工(gōng)方(fāng)法(fǎ)来制造的,需要首(shǒu)先制造出模具,对于只需要一件或者少量(liàng)的植(zhí)入物来说,单件生产成本(běn)十分昂(áng)贵。对于结构复杂(zá)的特殊植入物,使(shǐ)用从传(chuán)统技术也难以实现。而3D打印技术用于制造骨科植入物,可以有效降低定制化、小批量植入物的制(zhì)造成(chéng)本,并可(kě)以制造出更多结构复杂的植入物。近年医(yī)疗(liáo)行业越来(lái)越多(duō)地采用金(jīn)属(shǔ)3D打印技术(直(zhí)接金属激光(guāng)烧结或电子束熔融)设计和制造医疗植入物。在医生与工程师的合作(zuò)下,使(shǐ)用3D打印技术能够制造出更多(duō)先进合格(gé)的植入物(wù)和假体。
3、骨骼替换,对于需要(yào)切(qiē)除骨骼的患者来讲,这无疑(yí)是一个(gè)天大的好消息,如今通过3D打印机可以打印(yìn)用于(yú)替换人(rén)体骨骼的钛合金“骨骼”。目前已(yǐ)研发了几十种3D打印机(jī)打印出来的钛合金人体“骨(gǔ)骼(gé)”,其中颈椎椎间(jiān)融合器、颈椎人(rén)工椎体及人(rén)工髋关(guān)节(jiē)3个产品已(yǐ)进入临床观察(chá)阶段(duàn)。
与传统的金属骨骼相比,3D打印“骨(gǔ)骼”不但尺寸非常精确,而且(qiě)带有可(kě)供骨头长(zhǎng)入的孔隙(xì)(打印出网状结构(gòu)),相邻骨头在生长(zhǎng)的过程中会进入(rù)孔隙,使真骨与假骨之间牢固地结成一体,使患者的恢复期缩(suō)短。这项技术同样要(yào)用(yòng)到上(shàng)面讲(jiǎng)的CT扫描,三维重建技术(shù),再使用金属3D打印机打(dǎ)印出钛(tài)合金骨骼。
4、皮肤修复,有研究者研究(jiū)将不同细胞外基质应用于(yú)皮肤3D打印技术中,这样可以(yǐ)最大限度将皮肤的活(huó)性(xìng)及其他天然属性提(tí)高,使得移植后受损皮肤的修复(fù)及打印皮肤与正常皮肤有效(xiào)地融合。将人皮(pí)肤(fū)成纤维细胞和角朊细胞(bāo)直(zhí)接沉积在支架上,取得了良好的(de)皮肤(fū)组(zǔ)织再生(shēng)效(xiào)果,采(cǎi)用静电(diàn)纺(fǎng)丝技术制成多(duō)层胶原支(zhī)架。