國內(nèi)醫(yī)療行業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)的應(yīng)用始于上世界80年代后期,最初主要用于快速制造3D醫(yī)療模型,在當(dāng)時(shí)趣匪,3D打印技術(shù)主要用來幫助醫(yī)生與患者溝通、準(zhǔn)確判斷病情以及進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃晒来〕睿可以說,我國在醫(yī)療行業(yè)對(duì)于3D打印技術(shù)應(yīng)用的探索起源已久湃崩,并伴隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展走向深入荧降。
近年來,隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和精準(zhǔn)化攒读、個(gè)性化醫(yī)療需求的增長朵诫,3D打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用在廣度和深度方面都得到了顯著發(fā)展。在應(yīng)用的廣度方面薄扁,從最初的醫(yī)療模型快速制造剪返,逐漸發(fā)展到3D打印直接制造助聽器外殼、植入物邓梅、復(fù)雜手術(shù)器械和3D打印藥品脱盲。在深度方面,由3D打印沒有生命的醫(yī)療器械向打印具有生物活性的人工組織震放、器官的方向發(fā)展。本文主要介紹醫(yī)用3D打印技術(shù)在如下5個(gè)領(lǐng)域的最新進(jìn)展驼修。
1殿遂、手術(shù)規(guī)劃模型,對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)高難度大的手術(shù)敌夜,術(shù)前規(guī)劃十分重要盔锦。傳統(tǒng)上塞这,通過CT、核磁共振(MRI)等影像設(shè)備獲取患者的數(shù)據(jù)奖冻,是做醫(yī)生手術(shù)預(yù)規(guī)劃的基礎(chǔ)窜鳍,但得到的醫(yī)學(xué)影像是二維的,之后還需要利用軟件將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成逼真的三維數(shù)據(jù)癞糙。3D打印機(jī)可以將三維模型直接打印出來稻嘱,既可輔助醫(yī)生進(jìn)行精準(zhǔn)的手術(shù)規(guī)劃、提升手術(shù)的成功率伦朵,又方便醫(yī)生與患者就手術(shù)方案進(jìn)行直觀的溝通罢令。此外,即使在治療失敗暑赏,3D打印也可以為醫(yī)患雙方提供可溯源的依據(jù)媒埃。
2、植入物贼穆,一些植入物是通過鑄造或傳統(tǒng)的金屬加工方法來制造的题山,需要首先制造出模具,對(duì)于只需要一件或者少量的植入物來說故痊,單件生產(chǎn)成本十分昂貴顶瞳。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特殊植入物,使用從傳統(tǒng)技術(shù)也難以實(shí)現(xiàn)崖蜜。而3D打印技術(shù)用于制造骨科植入物浊仆,可以有效降低定制化、小批量植入物的制造成本豫领,并可以制造出更多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的植入物抡柿。近年醫(yī)療行業(yè)越來越多地采用金屬3D打印技術(shù)(直接金屬激光燒結(jié)或電子束熔融)設(shè)計(jì)和制造醫(yī)療植入物。在醫(yī)生與工程師的合作下等恐,使用3D打印技術(shù)能夠制造出更多先進(jìn)合格的植入物和假體洲劣。
3、骨骼替換课蔬,對(duì)于需要切除骨骼的患者來講囱稽,這無疑是一個(gè)天大的好消息,如今通過3D打印機(jī)可以打印用于替換人體骨骼的鈦合金“骨骼”二跋。目前已研發(fā)了幾十種3D打印機(jī)打印出來的鈦合金人體“骨骼”卡围,其中頸椎椎間融合器、頸椎人工椎體及人工髖關(guān)節(jié)3個(gè)產(chǎn)品已進(jìn)入臨床觀察階段哭练。
與傳統(tǒng)的金屬骨骼相比外秋,3D打印“骨骼”不但尺寸非常精確,而且?guī)в锌晒┕穷^長入的孔隙(打印出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))僧憾,相鄰骨頭在生長的過程中會(huì)進(jìn)入孔隙奈株,使真骨與假骨之間牢固地結(jié)成一體短户,使患者的恢復(fù)期縮短。這項(xiàng)技術(shù)同樣要用到上面講的CT掃描稿焚,三維重建技術(shù)唇锡,再使用金屬3D打印機(jī)打印出鈦合金骨骼。
4用动、皮膚修復(fù)矗绅,有研究者研究將不同細(xì)胞外基質(zhì)應(yīng)用于皮膚3D打印技術(shù)中,這樣可以最大限度將皮膚的活性及其他天然屬性提高豹谎,使得移植后受損皮膚的修復(fù)及打印皮膚與正常皮膚有效地融合悦要。將人皮膚成纖維細(xì)胞和角朊細(xì)胞直接沉積在支架上,取得了良好的皮膚組織再生效果媳叨,采用靜電紡絲技術(shù)制成多層膠原支架腥光。
5、生物3D打印糊秆,之前提到使用金屬武福、塑料等非活體組織材料3D打印的定制化假肢、牙科痘番、骨科植入物捉片、助聽器外殼等醫(yī)療器械都屬于“初級(jí)階梯”。而打印血管汞舱、軟骨組織這類單一的活體組織屬于“中級(jí)階梯”伍纫。3D打印的人工肝臟、心臟等人工器官則屬于“頂級(jí)階梯”
新加坡南洋理工大學(xué)的Leong等試圖研究適合于SLS技術(shù)的聚合物及其成形結(jié)構(gòu)的特性昂芜,提出了制造條件莹规、制造精度、材料生物相容性和可重復(fù)性是3D打印技術(shù)的關(guān)鍵要素泌神,利用選擇性激光燒結(jié)制造血管支架結(jié)構(gòu)良漱。Lee等制備了內(nèi)徑1mm的3D打印水凝膠管道模型,成功誘導(dǎo)周圍毛細(xì)血管形成了微血管床棠裹。
無論如何忆和,3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的初步應(yīng)用,已經(jīng)顛覆了人們對(duì)現(xiàn)有醫(yī)療的認(rèn)知效迹,眾多發(fā)達(dá)國家都投入了足夠的人力及資金龟聊,以期將此作為人類健康的全球戰(zhàn)略蹋基于3D打印技術(shù)的再生醫(yī)學(xué)組織工程暑吹,已經(jīng)成為繼人類基因大規(guī)模測序完成之后,生命科學(xué)中最活躍的發(fā)展領(lǐng)域之一及科技競爭的焦點(diǎn),在國際性的產(chǎn)業(yè)競爭熱潮來臨之前级轰,掌握關(guān)鍵技術(shù)就獲得了生命科學(xué)前沿技術(shù)的制高點(diǎn)。
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