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    3D打印技术(shù)在医学(xué)领域的应用

    2020/08/17340

    3D打印技术已经有几十年(nián)的历史(shǐ)了,但直到桌面级3D打印(yìn)设备问世(shì),才(cái)让大(dà)众真正(zhèng)知道3D打印技术(shù)的(de)存在。如(rú)今,3D打印机随处可见,在各行各业都正在获(huò)得广泛(fàn)应(yīng)用。特别在医学领域,3D打印技术(shù)创造了诸多令人赞(zàn)叹的成(chéng)就,也正在以(yǐ)其非凡的能力去改造未来的医疗产业。
    据了解,3D打印现在(zài)已经被用在打(dǎ)印药品,医疗设备,针对患者的解(jiě)剖学模型以及生物(wù)组织等多(duō)个方(fāng)向。医学专家们也都陆续开(kāi)始将这门(mén)高效且极具个性化的新科技应用于自己的医学实践当中,以提高医疗(liáo)服务的水平。因此,我们列出了十(shí)大3D打印医(yī)学(xué)革新的案例(lì),用以展现(xiàn)当今医学领域3D打(dǎ)印水(shuǐ)平。
    1.骨骼模型
    过去,医学专家们(men)都是通(tōng)过制作平面解剖图和扫描图来诊断患者(zhě)的健康状况。如今,通过3D打(dǎ)印,医生们能够通过分(fèn)析患(huàn)者独特的MRI和CT扫描图来打印骨骼的三维模型。而(ér)在整形外科中(zhōng),医生可以通过打印复杂(zá)的三维骨骼模型来进行术(shù)前实践,同(tóng)时也可以利用该模型让患者对手术有更为清晰的认识(shí)。而在这(zhè)些案(àn)例中,3D打印集中体现了其高效(xiào)率的优势,速(sù)度非常关键,一(yī)般的桌面级(jí)3D打印机都能够在几小(xiǎo)时内完成模型的制作。而这些骨骼模型一般都(dōu)是通过一(yī)种生物(wù)可(kě)降解材(cái)料-PLA来进行(háng)打印。不仅如(rú)此,模型还可以进(jìn)一步缩小比例,让模型制作速度(dù)进一步(bù)加快(kuài)。



    2.肾脏模型
    从新闻中我们曾经看到过,杜兰大学泌尿外科的一个(gè)医学研究小组曾经在一个高难(nán)度的肿瘤切除(chú)手(shǒu)术中,利用3D打印技术制作了高精度的肾脏模型。这些模(mó)型(xíng)是利用SLA 3D打印技(jì)术(shù),以树(shù)脂(zhī)作为(wéi)材料,清晰的展示出肿瘤的生(shēng)长位置。其用途主要是(shì)让患者自己清晰(xī)的了解到自己的病症,以便于双(shuāng)方能够更好的合(hé)作来完(wán)成手术(shù)。
    3.未出生的婴儿
    虽然(rán)这并不是(shì)严格意(yì)义上的(de)医(yī)学应用,但(dàn)3D打印(yìn)确实从很大程度上帮助了未来的父母亲们(men),让他们能(néng)够(gòu)在婴儿出世(shì)前更清晰的看到婴儿的各(gè)项特征。通过超声波扫(sǎo)描获(huò)得婴儿的特征(zhēng)数据模型(xíng),然后将其转换(huàn)为3D打印格式模(mó)型文件(jiàn)。然后就可(kě)以利用PLA做材料来(lái)3D打印(yìn)出婴儿的精细(xì)模型,让(ràng)父母能够提早看到自己(jǐ)的孩子(zǐ)。
    4.药(yào)片(piàn)
    首个(gè)通过FDA检(jiǎn)测的3D打(dǎ)印药片叫(jiào)做Spritam,在(zài)今年5月正式上市。这(zhè)种药(yào)片是由位于美(měi)国宾(bīn)夕法尼(ní)亚州兰霍恩的(de)Aprecia Pharmaceuticals公司使(shǐ)用(yòng)改进(jìn)型3D打印技术开发的,该技术原是由(yóu)MIT开发,设计目的是制造速溶(róng)性产品。药片通过反复扩散由药物粉末(mò)结合(hé)水溶性(xìng)粘合剂的使用制成(chéng),在该公司的测试中在仅仅4秒多的时间(jiān)内就完全溶解了。这种(zhǒng)Levetiracetem(左乙拉(lā)西坦)是一种口服药物,可作为各种癫痫疾病的儿童和成人处方治疗的一部分。
    虽然现在3D打印药片还没有得到广泛的应用(yòng),但它却(què)是(shì)未来医药学制造的(de)开端。未来还将会有更(gèng)多的药片通(tōng)过3D打印技术(shù)进行研发制造。而且医药学研究(jiū)者还(hái)会通(tōng)过分析(xī)各种(zhǒng)病人的病征,并利用算法和软件来开发新的(de)药物成(chéng)分,针(zhēn)对体重(chóng),性别,肝功能以及(jí)其他(tā)各项指标来(lái)3D打印特效药物。
     
    5.牙科指南(nán)
    在牙科植入手术当中,牙科(kē)医生(shēng)们(men)通常(cháng)需要针对牙钻的(de)具(jù)体位置做(zuò)出准(zhǔn)确的判断。现在,FDA的一种新型的牙科部件,叫做Dental SG。能够让(ràng)牙(yá)科医生(shēng)们在植入手术中针对牙钻(zuàn)的位置(zhì)做出(chū)最(zuì)精准的决策。这款新部件是利(lì)用挠性树脂,通(tōng)过3D打印技术制作,能够完美(měi)的嵌合于患者的牙齿3D打印(yìn)模型之上。这种方法不仅提高了手术(shù)精准(zhǔn)度(dù)和效(xiào)率,而且加快了患者的恢复(fù)期(qī),可谓两全其(qí)美。
    6.医疗自动缝合(hé)设备
    Suture是一款正在实验(yàn)当中的新型手持式(shì)自动缝合(hé)设备。由英国皇家波普顿(dùn)医院(yuàn)的专家AlexBerry与(yǔ)他(tā)的(de)同事们共(gòng)同设计(jì),这款(kuǎn)设备配备了3D打印的树脂部件,能够被用于多种需要医学缝合技术(shù)的场合(hé)。
    7.假肢
    对于(yú)机器人(rén)领域来说,3D打印的假肢是一(yī)个非常激动人心的发展(zhǎn)方向(xiàng)。OpenBionics公司最初创造了开源的3D打印假肢,而且在众多公益(yì)医疗项目(mù)中投入应(yīng)用(yòng)。另一个组织你或(huò)许也听过,叫做e-Nabling the Future,他们允许3D打印机的使(shǐ)用者们能够(gòu)下载开源(yuán)的(de)3D打印假肢模型(xíng),并打印(yìn)出各个部件用来帮助那些残疾人(rén)士(shì)。
    8.肿瘤模型
    如今,3D生物打印已成为整个(gè)3D打(dǎ)印产业当中发展最快的领(lǐng)域之一,很多(duō)机(jī)构曾预测其市场将在(zài)2024年突破(pò)60亿美元。现在,来(lái)自(zì)爱丁堡的(de)赫瑞(ruì)瓦特大学一个研究小组正通过3D打印来制(zhì)作具有生物活性的脑补肿瘤(liú)。该团队将使用患者肿瘤(liú)中的干细(xì)胞(bāo)为材(cái)料(liào)来进(jìn)行打印(yìn),以此来持续(xù)研究(jiū)肿瘤的生长过程。他们希望(wàng)利用3D打印的肿瘤来测试(shì)各种新型药物的疗(liáo)效,以(yǐ)便研究出(chū)新的肿瘤治疗方(fāng)法。
    9.甲状腺
    Vladimir Mironov博士来自于一家刚刚起步的3D生物打印公司,他之前顺(shùn)利通过3D打印技术制作出了具有生(shēng)物活性的(de)甲状腺并成功植入了小鼠的(de)体内。这(zhè)项(xiàng)研究(jiū)成(chéng)果(guǒ)为生物器官3D打印领域的开辟了一条新的道(dào)路,这(zhè)之前仅仅在科幻小(xiǎo)说中提到(dào)过。
    10.耳植入
    最近,由普林斯(sī)顿大学和约翰霍普金斯大学的研究(jiū)团队成功3D打印出了(le)具(jù)有“超能力”的人耳,这只耳朵可以“听(tīng)”到超越人类听力范围的无线频(pín)率。这项技术是通过将掺(chān)有牛细胞的凝胶状(zhuàng)液体以及(jí)微(wēi)小的银粒送(sòng)入打印机,打印机经过特殊(shū)程序设计,将这些(xiē)材料塑造为仿生耳朵(duǒ),并将银粒(lì)做成螺(luó)旋状天线的(de)形状(zhuàng)。
    这只人造耳具备了人耳所拥有的软骨结构,而安(ān)置在(zài)耳朵内部的(de)旋转天线则可(kě)以组成耳(ěr)蜗螺旋。这样,它就帮助听觉神经末梢有问题的患者重新恢复或提高听力(lì)能力。这项技术的问世(shì),为未来的生(shēng)物和(hé)纳米电子等领域创造了新的(de)可能。
    结语:以(yǐ)上的十大案(àn)例仅仅(jǐn)是(shì)快速发展的医学3D打印中的冰山一(yī)角(jiǎo),还有更多令人惊讶的3D打印医(yī)学应用正在处于低调的研究阶段。

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