国内医疗(liáo)行业(yè)对3D打印(yìn)技术的应用始(shǐ)于上世界80年代后(hòu)期,最初主要用(yòng)于(yú)快速制造3D医疗模型(xíng),在(zài)当时,3D打(dǎ)印(yìn)技术主要(yào)用来帮助医(yī)生与患者沟通、准(zhǔn)确判(pàn)断病情以及进行手(shǒu)术规划。可以说,我国在医疗行业(yè)对于3D打印技(jì)术应用(yòng)的探索起源已久,并伴随着3D打印技术的发展走向深(shēn)入(rù)。
近年来,随着3D打(dǎ)印技术的发展和精准化、个性化医(yī)疗需求的增(zēng)长,3D打印技(jì)术在医疗行业应用在广度和深(shēn)度方面都得到了显著发展。在应用的广度方面,从最初(chū)的医疗模型快速(sù)制造(zào),逐渐发展到3D打印直(zhí)接制造助(zhù)听器外壳、植(zhí)入(rù)物、复杂手术器械和3D打印药(yào)品。在深度方面,由3D打印没有生命的医疗(liáo)器械向(xiàng)打印具有(yǒu)生物活性(xìng)的人工组织(zhī)、器官的(de)方(fāng)向发展。本文主要介绍医用3D打印技术在如下(xià)5个领域的最新进展(zhǎn)。
1、手术规划模型,对于风(fēng)险(xiǎn)高难(nán)度大(dà)的手(shǒu)术(shù),术前规划十分(fèn)重要。传统上,通(tōng)过CT、核磁共(gòng)振(MRI)等影像设备获取患者的数据,是做医(yī)生手术(shù)预规(guī)划的基(jī)础,但得到的(de)医学影(yǐng)像是二维的,之后还需要(yào)利用软件将二维数据(jù)转成逼(bī)真的三(sān)维数据。3D打印机可(kě)以将三维模型直接打印出来,既可辅助(zhù)医生进行精准的手术(shù)规划、提升手术的成功率,又方(fāng)便医生与患(huàn)者(zhě)就手术方案进行直观的沟通。此(cǐ)外,即使在治疗失败,3D打印也可以为医患双(shuāng)方提供(gòng)可溯源的依据。
2、植入物,一(yī)些(xiē)植入(rù)物是(shì)通(tōng)过(guò)铸造或传统的金属加工方法(fǎ)来制造的,需要(yào)首先(xiān)制造出模具,对于(yú)只需要(yào)一件或者少量的植入(rù)物来说,单件生(shēng)产成(chéng)本十分昂贵。对(duì)于结构复(fù)杂的(de)特殊植入(rù)物(wù),使用从(cóng)传统技术也难以实现。而(ér)3D打印(yìn)技术用于制(zhì)造骨科植入物(wù),可以有效(xiào)降低定制(zhì)化、小批量植入物的制造成本,并可以(yǐ)制造出更多结构复杂的植入物。近(jìn)年医疗行业越来越多地采用金属3D打印技术(直接金属激(jī)光烧结或电(diàn)子束(shù)熔融)设(shè)计和(hé)制造医疗植入物。在医生与工(gōng)程师(shī)的合作下,使用3D打印技(jì)术(shù)能(néng)够(gòu)制造出更多先进合格(gé)的植入物(wù)和假(jiǎ)体。
3、骨骼替换,对(duì)于需要(yào)切除骨骼(gé)的患者来讲,这无疑(yí)是一个(gè)天大的好消息,如今通过3D打印机可(kě)以打印用于替换人体骨骼(gé)的钛合金“骨骼”。目前已研发了几十种3D打印机打(dǎ)印出来的钛合金人体“骨(gǔ)骼”,其中(zhōng)颈椎椎间(jiān)融合器、颈(jǐng)椎人(rén)工(gōng)椎体及人工髋关节3个产品(pǐn)已进入临床观察阶段(duàn)。
与传统的金属骨骼相比(bǐ),3D打印“骨骼(gé)”不但尺寸非常精确,而且(qiě)带有可供骨头长(zhǎng)入(rù)的孔隙(打印出网状结构),相邻骨头在生长的过程中会进(jìn)入孔隙,使真骨与假骨(gǔ)之间牢(láo)固地结成一体,使患者的恢复期(qī)缩短(duǎn)。这项技术同样要(yào)用到上面(miàn)讲的(de)CT扫描,三维重建技术,再使用金属3D打(dǎ)印机打(dǎ)印出钛合金骨骼。
4、皮肤(fū)修(xiū)复,有研究者(zhě)研究将不同细胞外基质应用于皮肤3D打印技术中,这样可以最大(dà)限度将皮肤的活性(xìng)及其他天然(rán)属性(xìng)提(tí)高,使得移植后受损皮肤的(de)修复及打印皮(pí)肤与正常皮肤有效地融(róng)合。将人皮(pí)肤成纤维细胞和角(jiǎo)朊细胞直(zhí)接沉积(jī)在支架上,取得了良好的皮肤组(zǔ)织再生效果,采用静电纺丝技术制成多层(céng)胶(jiāo)原支架。