国(guó)内医疗行业(yè)对3D打印技术的应用始(shǐ)于上世界80年(nián)代后期,最初主(zhǔ)要用于快(kuài)速制造3D医疗(liáo)模型(xíng),在(zài)当时,3D打印技(jì)术(shù)主要用来帮助医生与患(huàn)者沟通、准确判断病情(qíng)以及进行手术规划(huá)。可以说(shuō),我国在医疗行(háng)业对于3D打印技(jì)术应用的(de)探索起(qǐ)源已久,并伴随着3D打印技术的发展走向深(shēn)入。
近年来(lái),随着3D打印技术的发展和精准化、个性化医疗需求的增长,3D打印技(jì)术在(zài)医(yī)疗行业应(yīng)用在广度和深(shēn)度方(fāng)面(miàn)都得到了显著发(fā)展。在(zài)应用的广(guǎng)度方(fāng)面,从最初的医疗模型快(kuài)速制造,逐渐发展到3D打印直接制造助听器外壳(ké)、植入物、复杂手术器械和(hé)3D打印药品。在深度方面,由3D打(dǎ)印没有(yǒu)生命的医疗器械(xiè)向(xiàng)打印具有生物活(huó)性(xìng)的人工组(zǔ)织(zhī)、器官(guān)的方向发展。本文主(zhǔ)要介绍医(yī)用3D打印技术在如下5个领(lǐng)域的最新进展。
1、手术规划模型,对于风险高难度(dù)大的手术,术前规划(huá)十(shí)分重要。传统上,通过CT、核磁(cí)共振(MRI)等影像设(shè)备获取(qǔ)患(huàn)者的数(shù)据,是做医生手术预规划的基础,但得到(dào)的医学影像是二维的,之后还需要利用(yòng)软件将(jiāng)二维(wéi)数(shù)据转(zhuǎn)成(chéng)逼真的三维数据(jù)。3D打印机可以将三维模型直接打(dǎ)印出来,既可辅助医(yī)生进行精准的(de)手术规划(huá)、提升手术(shù)的成(chéng)功率,又方便医(yī)生与患者就手术(shù)方(fāng)案进行直(zhí)观的(de)沟通。此外,即使在治疗(liáo)失败,3D打印也可以(yǐ)为医患双方提供可溯源的依(yī)据。
2、植入物,一(yī)些(xiē)植(zhí)入物是通(tōng)过铸造或传统的金属加工方法来制(zhì)造的,需要首先制(zhì)造出模具,对于(yú)只需要一件(jiàn)或者少量的植入(rù)物(wù)来说,单(dān)件生产成本十分昂贵。对于结构(gòu)复杂(zá)的特(tè)殊植入物,使用从(cóng)传统技术也难以实现。而3D打印(yìn)技术(shù)用于制造骨科植(zhí)入物,可以有效降低(dī)定(dìng)制化(huà)、小批量植入(rù)物的制造成本(běn),并可以制造出更多结构复杂的植入物。近年(nián)医疗行业越来越多地采用金属3D打(dǎ)印技术(直接金属激光(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下,使用(yòng)3D打印技术能(néng)够(gòu)制造出(chū)更多先进合格(gé)的(de)植入物(wù)和假(jiǎ)体(tǐ)。
3、骨骼替换,对(duì)于(yú)需要切除骨骼的患者(zhě)来讲,这无疑是一个(gè)天大的(de)好消息(xī),如今通(tōng)过3D打印机可(kě)以打印用于替换人体(tǐ)骨(gǔ)骼的钛合(hé)金“骨骼(gé)”。目前已研发了(le)几十种3D打印(yìn)机打印出来的(de)钛合金人(rén)体“骨骼”,其中颈椎椎间融(róng)合器、颈椎人工椎体及人工髋关节3个产品已进入临床(chuáng)观察阶段。
与传统的金(jīn)属骨骼相比,3D打印“骨(gǔ)骼”不(bú)但尺寸非常精确,而(ér)且带有可(kě)供骨头(tóu)长入的孔隙(打印出网状结构),相邻骨(gǔ)头(tóu)在生长的(de)过程(chéng)中会(huì)进入孔隙,使真骨与假骨之(zhī)间(jiān)牢固(gù)地(dì)结成一体,使患者的恢复期缩短。这项(xiàng)技术同样要用到(dào)上(shàng)面讲的CT扫描(miáo),三维重建(jiàn)技术,再(zài)使用(yòng)金属3D打印(yìn)机(jī)打(dǎ)印出钛合金(jīn)骨骼(gé)。
4、皮肤(fū)修复,有研究(jiū)者研究将不同细(xì)胞外基质应(yīng)用(yòng)于皮肤(fū)3D打印技术中,这样可以最大限度将皮肤(fū)的活(huó)性及其他天然属性提高,使(shǐ)得(dé)移植后(hòu)受损皮肤的修(xiū)复及打(dǎ)印皮肤与正(zhèng)常皮肤有效地融合(hé)。将人皮肤成纤维细胞和角朊细胞直接沉(chén)积在支架上,取得了(le)良好的皮肤组织再生(shēng)效果,采用静(jìng)电纺丝技术制成多层胶(jiāo)原(yuán)支架。