国内医疗行业对(duì)3D打(dǎ)印技(jì)术的应用始于上世界80年代后期,最(zuì)初主要(yào)用于快速(sù)制造3D医疗模型(xíng),在当(dāng)时,3D打印技术主(zhǔ)要(yào)用来帮助医生(shēng)与患者沟通、准确判(pàn)断病情以及进行手(shǒu)术(shù)规划。可(kě)以(yǐ)说,我国在医(yī)疗行业对于3D打印技(jì)术应用的(de)探索(suǒ)起源(yuán)已久(jiǔ),并伴随(suí)着3D打印技术(shù)的发(fā)展走向深入。
近年来,随着3D打(dǎ)印技术的发(fā)展和精准化、个(gè)性化医疗需求(qiú)的增长,3D打(dǎ)印技术在医疗行业应用(yòng)在广度和深(shēn)度(dù)方面(miàn)都得(dé)到了显著发(fā)展。在应用的广(guǎng)度方面,从最初的医疗模型快速制(zhì)造,逐渐发展到3D打印(yìn)直接制造助听器(qì)外壳、植入物、复(fù)杂手术器械和3D打印(yìn)药品。在(zài)深度方(fāng)面,由3D打印没有生命(mìng)的医疗器械向打印具有生(shēng)物活性(xìng)的人(rén)工组织、器(qì)官的方向发(fā)展。本文主要介绍医用3D打(dǎ)印技术在如下5个领域的最新进展。
1、手术规(guī)划(huá)模型,对于风险高难度(dù)大的手术,术前规划十(shí)分重(chóng)要。传统上,通(tōng)过CT、核(hé)磁共振(zhèn)(MRI)等影像(xiàng)设(shè)备(bèi)获取(qǔ)患者(zhě)的数据,是做医生手术预(yù)规划(huá)的基础,但得到的医学影像是(shì)二维的,之后还需要(yào)利用软件将二维数据(jù)转(zhuǎn)成逼(bī)真的(de)三维数据。3D打印机可以(yǐ)将(jiāng)三维模(mó)型直接打印出(chū)来,既可辅(fǔ)助医生(shēng)进行精准的手(shǒu)术规划、提升(shēng)手术的(de)成功率(lǜ),又方便医生(shēng)与患(huàn)者就手术方案进(jìn)行直观的沟通。此外,即使在治(zhì)疗失败,3D打印也可以为医(yī)患双方提供可溯源的(de)依据。
2、植入物,一些植入(rù)物是通过铸造或传(chuán)统的金属(shǔ)加工方(fāng)法来制(zhì)造的,需(xū)要首先制(zhì)造出模具,对于只需要(yào)一件或者少量的植入物来(lái)说,单(dān)件生产成本十分昂贵。对于(yú)结构复杂(zá)的(de)特(tè)殊植入(rù)物,使用从传统(tǒng)技术也难以实现。而3D打印技(jì)术用于制(zhì)造骨科(kē)植入(rù)物,可以(yǐ)有效降低定制化、小(xiǎo)批量(liàng)植入(rù)物的制造成本,并(bìng)可以制造出更多结(jié)构复杂的(de)植入物。近年医(yī)疗行(háng)业(yè)越来越(yuè)多地采用金属3D打印技(jì)术(直接金属(shǔ)激光烧结或电子(zǐ)束熔融)设计和制(zhì)造医疗植入物。在(zài)医生与工程师(shī)的合作下,使用3D打(dǎ)印技术能够(gòu)制(zhì)造出更多先进合格的植入物和假体。
3、骨骼替换,对于需要切除骨骼(gé)的患者来讲,这(zhè)无疑(yí)是一个天大(dà)的好消息,如今通过3D打印机(jī)可以打(dǎ)印用于替换人体(tǐ)骨骼的钛合金“骨骼”。目前已研(yán)发了几(jǐ)十种3D打印机打印出来的钛合金人体“骨骼”,其中颈椎椎间融合(hé)器、颈椎人工椎体及人工髋关节(jiē)3个产品已(yǐ)进入(rù)临床观察阶段(duàn)。
与传统的金属骨骼相比,3D打印“骨骼”不但尺寸非(fēi)常(cháng)精确,而且带有可供骨头(tóu)长(zhǎng)入的(de)孔隙(打印(yìn)出网状(zhuàng)结构(gòu)),相邻骨头在生长的过(guò)程中会进入孔隙,使真骨(gǔ)与假(jiǎ)骨之(zhī)间牢固地结(jié)成一(yī)体,使患者的恢复期(qī)缩短。这(zhè)项技术同样要用到上面讲(jiǎng)的(de)CT扫(sǎo)描,三维重(chóng)建技术(shù),再使用金属3D打印(yìn)机(jī)打印出钛合金骨(gǔ)骼。
4、皮(pí)肤(fū)修复,有(yǒu)研究者研(yán)究将不同(tóng)细胞外基质应用(yòng)于皮肤3D打印(yìn)技术中(zhōng),这(zhè)样(yàng)可以最(zuì)大限度将皮(pí)肤的活性及其他天然属性提高(gāo),使(shǐ)得移植后受损皮肤的修复(fù)及打印皮肤与正常皮肤有效地(dì)融合。将人皮肤成纤(xiān)维细胞和(hé)角(jiǎo)朊(ruǎn)细胞直接沉积在支架上,取得了良好(hǎo)的皮肤组织再生效果,采用静电纺丝(sī)技术制成多(duō)层胶(jiāo)原支架。