3D打印匕冠，又稱增材制造（AM），是根據(jù)所設(shè)計(jì)的3D模型，通過3D打印設(shè)備逐層增加材料來制造三維產(chǎn)品的技術(shù)断楷。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，由于3D打印不必事先制造模具崭别，不必在制造過程中去除大量的材料冬筒，也不必通過復(fù)雜的鍛造工藝就可以得到最終產(chǎn)品，因此茅主，在生產(chǎn)上可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化舞痰、節(jié)約材料和節(jié)省能源。3D打印技術(shù)的這些優(yōu)勢(shì)诀姚，使其適合于新產(chǎn)品開發(fā)响牛、快速單件及小批量零件制造、復(fù)雜形狀零件的制造赫段、模具的設(shè)計(jì)與制造等呀打，也適合于難加工材料的制造、外形設(shè)計(jì)檢查瑞佩、裝配檢驗(yàn)和快速反求工程等聚磺。因此，3D打印產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)外越來越受到廣泛關(guān)注智谓，正在成為具有廣闊發(fā)展前景的朝陽產(chǎn)業(yè)莹宁。

醫(yī)療行業(yè)一直是3D打印技術(shù)主流應(yīng)用領(lǐng)域。3D打印技術(shù)具有的靈活性高嚎蛀、不限數(shù)量审腺、節(jié)約成本等特點(diǎn)，能夠非常好地滿足醫(yī)學(xué)領(lǐng)域個(gè)體化缰畦、精準(zhǔn)化醫(yī)療的需求确列。據(jù)報(bào)道，2012年肥稠，3D打印醫(yī)療占到整個(gè)3D打印市場(chǎng)份額的16.4%我昵。有統(tǒng)計(jì)表明，2012年玫桅，全球3D打印醫(yī)療應(yīng)用市場(chǎng)為35450萬美元芬角，預(yù)計(jì)從2013-2019年的復(fù)合年增長率將達(dá)15.4%绷匀，2019年的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到96550萬美元。

一彻秆、3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

1.定制化

3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的最大優(yōu)勢(shì)在于可以方便地生產(chǎn)定制化產(chǎn)品和設(shè)備楔绞。例如，使用3D打印定制人體假肢和植入物唇兑，這為患者和醫(yī)師提供極大的便利酒朵。另外，3D打印可以定制外科手術(shù)用的夾具扎附、固定裝置等蔫耽，極大地縮短了手術(shù)時(shí)間，提高手術(shù)成功率帕棉，減小了術(shù)后患者恢復(fù)時(shí)間针肥。未來，3D打印技術(shù)也將用于患者的藥物類型香伴、劑量選擇等。

2.提高成本效益

3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于可以降低成本具则。3D打印在小批量生產(chǎn)的成本控制上優(yōu)勢(shì)明顯即纲。而對(duì)于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝而言，只有在大批量生產(chǎn)條件下才能降低成本博肋。在小尺寸的人體植入物如脊柱低斋、牙齒或頭顱修復(fù)方面，3D打印的成本非常低刹震，有利于小批量產(chǎn)品試制及模型驗(yàn)證的推進(jìn)司逗。

3.提高生產(chǎn)效率

3D打印可以實(shí)現(xiàn)在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)加工出一件產(chǎn)品。例如在假肢和人體植入物方面环自，傳統(tǒng)的加工工藝需要經(jīng)過球磨改佛、鍛造和長時(shí)間的交貨期，而3D打印僅僅只需將模型輸入打印機(jī)辰襟，數(shù)小時(shí)內(nèi)就可以完成產(chǎn)品的生產(chǎn)與交付遵奇，這使得它在假肢和植入物方面比傳統(tǒng)的加工方式效率更高。除了速度之外赏赔，在質(zhì)量方面杏恍，例如尺寸精度、可重復(fù)性及可靠性雷倦，3D打印也正在改進(jìn)胆狐。

4.自由化

3D打印的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是任何人都可以通過該工藝去設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品[2]。目前肺灭，越來越多的材料逐漸被3D打印所使用虱而，并且這些耗材的成本正在逐步降低筏餐，于是更多的人可以根據(jù)自己的想法去設(shè)計(jì)和打印一些新興的事物。

3D打印可以很好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)共享薛窥，研究者可以在公開的數(shù)據(jù)庫中能夠很方便地獲取stl格式的參數(shù)及數(shù)據(jù)模型文件胖烛，從而可以摒棄通過雜志期刊下載文件后重現(xiàn)所描述模型參數(shù)的傳統(tǒng)方式。通過對(duì)該模型的3D打印诅迷，可以得到醫(yī)療器械及裝置的完美復(fù)制品佩番。為此，2014年罢杉，美國國立衛(wèi)生研究院建立了3D打印部用來促進(jìn)3D模型文件在醫(yī)療趟畏、解剖、細(xì)菌和病毒領(lǐng)域的數(shù)據(jù)共享滩租。

二赋秀、3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

3D打印從2000年開始被應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，最早用于牙齒律想、人體植入物和定制化修復(fù)過程猎莲。從那時(shí)起，醫(yī)療應(yīng)用發(fā)生了很大改變霸碰。最近發(fā)布的研究表明石阵，3D打印可以制造人體各種器官組織包括骨骼、耳朵匣描、氣管豌楷、頜骨、眼鏡桶眠、細(xì)胞彭倡、血管、組織以及藥物及輸送裝置等沦煤。目前赴笨，3D打印醫(yī)療應(yīng)用主要可以分為以下幾個(gè)方面：器官及組織制作；制備假肢字拒、植入物及解剖學(xué)模型隘勾；藥物的發(fā)現(xiàn)、輸送及劑型研究投嫂。下面分別討論這些醫(yī)學(xué)應(yīng)用捏章。

1.生物組織與器官打印

由于衰老、疾病川梅、事故和出生缺陷導(dǎo)致的器官損傷或器官功能衰竭是一個(gè)嚴(yán)重的醫(yī)學(xué)問題疯兼。目前對(duì)器官衰竭的治療主要依靠器官移植，這些器官來自于其他人活著死者的捐贈(zèng)贫途。但是吧彪，活體器官捐贈(zèng)數(shù)量一直面臨短缺問題待侵。在2009年，美國154324例患者在等待活體器官姨裸，這其中僅僅只有18%的患者能接受器官移植秧倾，每天都有25位患者在等候中死去。截至2014年初傀缩，美國約有120000人在等待器官移植那先，1個(gè)器官移植手術(shù)和后續(xù)手術(shù)費(fèi)用也很昂貴，另外一個(gè)問題是器官移植涉及尋找一個(gè)和患者器官組織匹配的供體的難度非常大赡艰。這個(gè)問題目前可以通過從器官移植患者自身取得細(xì)胞售淡，通過細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)建立一個(gè)替代器官，這將減少組織排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)以及需要采取終身免疫抑制劑帶來的痛苦慷垮。

基于生物組織工程和再生醫(yī)學(xué)的治療被認(rèn)為是解決器官供體短缺的一種有發(fā)展前景的方案揖闸。傳統(tǒng)的生物組織工程是將干細(xì)胞從組織樣本中分離出來，將其與生長因子混合徽榄，在實(shí)驗(yàn)室中繁殖阐赖，然后將這些細(xì)胞接種到細(xì)胞增殖平臺(tái)上，最后分化為功能性組織胰薪，雖然目前仍處于起步階段佃贞，但是在細(xì)胞增殖支架方面比傳統(tǒng)的再生方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，例如：細(xì)胞的高精度定位镐催、速度控制、細(xì)胞濃度和打印細(xì)胞尺寸控制等设连。

細(xì)胞3D打印是利用生物材料通過3D打印技術(shù)逐層連續(xù)創(chuàng)建三維組織結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞椅豆、生物組織的直接成型。其中用于構(gòu)建支架的材料有多種蛀蜀，材料的選擇取決于生物結(jié)構(gòu)所需的強(qiáng)度沽叠、孔隙率和組織類型。通常报斗，水溶膠被認(rèn)為是生產(chǎn)軟組織的最佳材料菊榨。

生物3D打印系統(tǒng)主要以激光、噴墨和擠壓成型為主夫啊，其中噴墨打印技術(shù)最常見函卒。這種方法是將活細(xì)胞或生物材料的液滴按照數(shù)字模型的軌跡沉積在基板上來復(fù)制人體組織或器官。設(shè)備系統(tǒng)中的多個(gè)打印頭可以用來存放不同類型的細(xì)胞（血管撇眯、肌肉）报嵌，用來滿足整體生物組織及器官的成型。

生物3D打印器官的過程包括：①創(chuàng)建血管及組織的三維數(shù)字模型熊榛；②建立打印策略锚国；③分離干細(xì)胞腕巡；④將干細(xì)胞分化為特定器官的細(xì)胞；⑤制備bioink血筑，其中包含特定器官細(xì)胞绘沉、血管細(xì)胞和運(yùn)載基質(zhì)，隨后將其放入打印機(jī)豺总；⑥進(jìn)行生物3D打映瞪　；⑦將打印完成的器官放入生物反應(yīng)器中园欣。激光打印也被應(yīng)用于細(xì)胞打印過程中版药，激光能量常用于激活細(xì)胞，提供細(xì)胞外環(huán)境的控制幔膝。雖然生物器官3D打印技術(shù)仍處于起步階段茅铺，但是多項(xiàng)研究已經(jīng)證明該項(xiàng)技術(shù)的可行性。有研究者已經(jīng)使用3D打印機(jī)制造膝關(guān)節(jié)半月板抑驹、心臟瓣膜毕模、脊柱盤、其它類型的軟骨以及人工耳盈侣。Cui等人已經(jīng)利用噴墨3D打印技術(shù)修復(fù)人類關(guān)節(jié)軟骨腌哎。Wang等人使用3D打印技術(shù)在多種生物相容性良好的水溶膠中打印細(xì)胞來重建人工肝臟。密歇根大學(xué)的醫(yī)生在新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志上發(fā)表了一個(gè)案例瘩穆，其使用CT掃描患者的呼吸氣管道圖像晰淋，對(duì)患者支氣管進(jìn)行精確建模，然后利用3D打印技術(shù)打印出氣管夾板自驹，成功植入到一個(gè)患有支氣管軟化癥嬰兒的氣管中乘儒，預(yù)計(jì)3年內(nèi)夾板將被嬰兒體內(nèi)完全吸收。

在國外肤叼，許多生物技術(shù)公司都在研究生物組織和器官的再造技術(shù)塑猖。Organovo的研究者正在利用該技術(shù)打印肝臟組織，他們希望這些材料能夠在新藥的篩選上提供便利谈跛。

2.外科用解剖學(xué)模型

3D打印技術(shù)是解決外科手術(shù)中人體的個(gè)體差異和復(fù)雜性的理想方案羊苟。通過3D打印技術(shù)可以重建病人的解剖模型以供醫(yī)生研究或進(jìn)行模擬手術(shù)，這提高了對(duì)患者病情的認(rèn)識(shí)以及手術(shù)的成功率感憾，而單純的使用MRI和CT掃描的二維圖像去觀察蜡励，很難具有更全面的認(rèn)識(shí)。使用3D打印模型進(jìn)行外科培訓(xùn)也比尸體上的訓(xùn)練更可取吹菱。此外巍虫，尸體往往缺乏適當(dāng)?shù)牟±韺W(xué)，因此通過3D打印技術(shù)提供的解剖學(xué)課程要比外科病人提供的實(shí)例更多。

3D打印神經(jīng)解剖學(xué)模型可以更加清楚的展示出人體中復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)占遥，如圖1所示俯抖，這為神經(jīng)外科醫(yī)生的研究提供了幫助。因?yàn)槟X神經(jīng)瓦胎、血管芬萍、腦結(jié)構(gòu)和顱骨結(jié)構(gòu)之間是錯(cuò)綜復(fù)雜的，僅基于2D圖像很難產(chǎn)生更加全面的認(rèn)識(shí)敛意，如果了解有微量的偏差她忱，對(duì)后續(xù)的解剖過程可能帶來潛在的影響。一個(gè)逼真的3D模型可以全面反映出病灶與正常腦結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系胶勾，這對(duì)指導(dǎo)后續(xù)的手術(shù)操作是非常有利的园秫，它也可以為神經(jīng)外科醫(yī)生在面對(duì)挑戰(zhàn)性的手術(shù)前提供演示性操作。此外爹窥，通過使用3D打印模型峡稿，也可以更好地研究脊柱變形問題。

目前來看膊许，雖然3D打印在解剖領(lǐng)域很大程度上是探索性的土叠，但是3D打印模型已經(jīng)被用于許多情況下，例如日本神戶大學(xué)醫(yī)院的外科醫(yī)生計(jì)劃用3D打印的肝臟模型進(jìn)行活體移植拭秃，他們使用病人器官的復(fù)制品來確定如何最好地切開供體肝臟构睬，使其組織損傷最小，更好地適應(yīng)接受者的腹腔蔓献。這些3D模型通常是由部分透明歪榕、低成本的丙烯酸樹脂或聚乙烯醇材料制成，其含水量和質(zhì)地類似于活體組織幅慌，因此手術(shù)實(shí)驗(yàn)也更加逼真捺信。

一種用于外科手術(shù)的3D打印模型

3.3D打印藥物輸送裝置

3D打印技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于藥物的研究和制造，它們有望成為一項(xiàng)革命性的技術(shù)欠痴。3D打印的優(yōu)點(diǎn)包括精確控制液滴的大小和劑量，重現(xiàn)性好秒咨，以及具有復(fù)雜藥物釋放曲線的劑型的能力喇辽。復(fù)雜的藥物生產(chǎn)過程也可以通過使用3D打印來進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，使它們更簡(jiǎn)單雨席、更可行菩咨。3D打印技術(shù)在個(gè)性化醫(yī)療的發(fā)展中也起著非常重要的作用。

4.定制化藥物

藥物開發(fā)的目的在于提高療效和減少不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)陡厘，這一目標(biāo)可能會(huì)通過應(yīng)用3D打印技術(shù)生產(chǎn)個(gè)性化藥物來實(shí)現(xiàn)抽米。口服片劑是最受歡迎的藥物劑型糙置，因?yàn)樗哂幸子谥圃煸迫住⒈苊馓弁词悄俊⒕_的劑量和良好的病人依從性等特點(diǎn)，然而么鹊，沒有一種可行的方法可用于制備個(gè)性化的固體劑型耗亮，如片劑。目前勇震，口服片劑是通過諸如混合筐知、碾磨、干燥和濕的粉末成分造粒制得的尼摩，這些粉末成分通過壓縮或鑄模形成片劑符固。這些制造步驟中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能為藥物的制備帶來困難，如藥物降解和形態(tài)變化惜荐，最終可能導(dǎo)致配方或藥品批量制造失敗的問題拓肉。此外，這些傳統(tǒng)的制造工藝不適合創(chuàng)建個(gè)性化藥物悼晨，限制了具有高度復(fù)雜幾何形狀抑昨、新的藥物釋放曲線和長期穩(wěn)定性的定制劑型的制造能力。

藥劑師可以分析病人的藥理學(xué)的檔案蛙梆，以及其他特征如年齡赚铅、種族或性別，以確定最佳的用藥劑量扶踊。然后泄鹏，藥劑師可以通過3D打印系統(tǒng)打印和分發(fā)個(gè)性化藥物。如有必要秧耗，可以根據(jù)臨床反應(yīng)進(jìn)一步調(diào)整劑量备籽。

3D打印也在全新的制劑如包括多種活性成分的藥丸制備上具有潛力。對(duì)于患有多種慢性疾病的患者而言分井，可以在醫(yī)療點(diǎn)去打印所需的藥片车猬，一個(gè)藥片中可以為患者提供精確、個(gè)性化的多種藥物治療尺锚，這有助于提高患者對(duì)藥物的依從性珠闰。未來，藥店可以為他們的顧客直接出售3D打印定制化的藥品瘫辩。

3D打印已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域包括醫(yī)學(xué)成為一個(gè)潛在的變革的工具伏嗜，隨著打印機(jī)的性能、分辨率和可用的原材料種類的增加伐厌，其應(yīng)用的范圍越來越廣承绸。研究人員利用3D打印技術(shù)不斷地改進(jìn)現(xiàn)有的醫(yī)療應(yīng)用程序，去探索新的醫(yī)療方向。3D打印目前在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域所取得的了顯著成果伸危，但在一些革命性的應(yīng)用如人體器官打印方面殊馋，則還有很長的路要走。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)瞎角，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享撵晨，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議覆靖。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布攒筛、編輯整理上傳，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)午禽，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)鸳辈。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片绿锋、文字如涉及作品版權(quán)問題崩旱，請(qǐng)第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容澄港，以保證您的權(quán)益椒涯！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。