国内医疗(liáo)行业对3D打印技术的应用(yòng)始(shǐ)于上世(shì)界80年代后期,最初主要用于(yú)快(kuài)速制造3D医(yī)疗模型,在当时,3D打(dǎ)印(yìn)技(jì)术主要(yào)用来帮助(zhù)医生(shēng)与(yǔ)患者沟通、准确判断病情以(yǐ)及进行手术规划(huá)。可以说,我国在医疗行业对于3D打(dǎ)印(yìn)技术应(yīng)用的探索起源(yuán)已久,并伴随(suí)着(zhe)3D打印技术的发展走向(xiàng)深入。
近年来,随着3D打(dǎ)印技术的(de)发展和(hé)精准化、个(gè)性化医(yī)疗(liáo)需求的增长(zhǎng),3D打印技术在医疗行业应用(yòng)在广度(dù)和深度方面都得到了显著(zhe)发(fā)展。在应用的广度方面,从最(zuì)初的医(yī)疗模型快速制(zhì)造,逐渐发展(zhǎn)到3D打印直(zhí)接(jiē)制造助听(tīng)器(qì)外壳、植入物、复杂手术器械和3D打(dǎ)印(yìn)药(yào)品。在深度方面,由3D打印没有生(shēng)命的医疗器(qì)械向打印具有生物活性的人工组织、器官的方向(xiàng)发展。本文主要(yào)介绍医用3D打印技术在如下5个领域(yù)的(de)最新进展。
1、手术规划模型,对于风险高难度大(dà)的(de)手术,术前(qián)规划十(shí)分重要。传统上,通过CT、核磁共振(zhèn)(MRI)等影像设备(bèi)获取患者的数据,是做医生手术预规划的基础,但得到的(de)医学影(yǐng)像是(shì)二维的(de),之后还需要利用(yòng)软(ruǎn)件将二维数(shù)据转成逼真的三维数据。3D打印机可以将三维模型直接打印出来,既(jì)可辅助医生进行精(jīng)准(zhǔn)的手术规划(huá)、提(tí)升手术的成(chéng)功率,又方便医生与患者就手术(shù)方案进行直观的沟通。此外,即使在治疗失败,3D打印也可以(yǐ)为医患双(shuāng)方提供可(kě)溯(sù)源的依(yī)据。
2、植(zhí)入物,一(yī)些植入物是通过铸(zhù)造或传(chuán)统的金属加工方法(fǎ)来制造的(de),需要(yào)首先制造出(chū)模具,对于只需要一件或者少(shǎo)量(liàng)的植入(rù)物来说,单件(jiàn)生产成本十分昂贵。对于结构复杂的特殊植(zhí)入物,使(shǐ)用(yòng)从传统(tǒng)技术也难(nán)以实现。而3D打印技术(shù)用(yòng)于制造骨科植入(rù)物,可(kě)以有(yǒu)效降低定(dìng)制化、小批(pī)量植(zhí)入物的制造成本,并可以制造(zào)出更多结构复杂的(de)植入物。近年医疗(liáo)行业越来越多地采用金属3D打印技(jì)术(直接金属(shǔ)激光烧结或电子束熔融(róng))设(shè)计和制造(zào)医疗植入(rù)物(wù)。在医生(shēng)与工程(chéng)师的合作下,使(shǐ)用3D打印(yìn)技术能够制造出更多(duō)先进合(hé)格的植入物和(hé)假体。
3、骨骼替换,对于(yú)需要切除骨骼的患者来讲,这(zhè)无疑是一个天大的好消息,如(rú)今通(tōng)过3D打印机可(kě)以打(dǎ)印用于(yú)替换人体骨骼的钛合金“骨骼”。目前已(yǐ)研发了几十种3D打(dǎ)印机打印出来(lái)的钛合金人体(tǐ)“骨骼”,其中颈椎椎间融合器、颈椎人工椎体及人(rén)工(gōng)髋关节(jiē)3个产(chǎn)品已进入临床观察阶(jiē)段。
与传统的金属骨骼(gé)相比(bǐ),3D打印“骨骼”不(bú)但(dàn)尺寸非常(cháng)精(jīng)确,而且带有可供骨头长入的孔隙(打(dǎ)印出网状结构(gòu)),相邻骨头在生长的过程中会进入孔隙,使真骨与假(jiǎ)骨之间牢固地结成一体,使(shǐ)患(huàn)者的恢复期(qī)缩(suō)短。这项技术同(tóng)样要用到上面讲的(de)CT扫描,三维重建技术,再使用(yòng)金属3D打印机打(dǎ)印出钛合金骨骼(gé)。
4、皮肤修复,有(yǒu)研究者研究将不同细(xì)胞外(wài)基质(zhì)应(yīng)用于皮肤3D打印技术中,这样可以最大限度将皮肤的活性及其他天然属(shǔ)性(xìng)提高(gāo),使得移(yí)植(zhí)后受损皮肤(fū)的修(xiū)复及打印(yìn)皮肤与(yǔ)正常皮肤(fū)有(yǒu)效地融合。将人皮肤成纤维细胞和角(jiǎo)朊细(xì)胞直接沉积在支架上,取得了良好的(de)皮肤(fū)组织再生效果,采用(yòng)静电纺丝技术制成多(duō)层胶原(yuán)支架。