3D打印技术已(yǐ)经有几十年的(de)历史了,但直到桌面(miàn)级3D打印设备问世,才让大(dà)众(zhòng)真正(zhèng)知道3D打印技术的存在。如今(jīn),3D打印(yìn)机随处可见,在各行(háng)各业都正(zhèng)在获得广泛应用。特别在医学(xué)领域,3D打印技术创造(zào)了诸多(duō)令人赞叹(tàn)的(de)成就,也正在以其非(fēi)凡的能力(lì)去改造未来的医疗产业(yè)。
据了解(jiě),3D打印现在已经被用在打印药品,医疗设备,针(zhēn)对患者的解剖学(xué)模型(xíng)以及生物组(zǔ)织等多个方向。医学专家们也都陆续开始将这门高效且极(jí)具个性(xìng)化的(de)新(xīn)科技应用于自己的医学实践当中,以提高医疗服务的水(shuǐ)平。因此,我们列出了十大3D打印医学(xué)革新的案(àn)例,用以展现当今医学领域3D打印水平。
1.骨骼模(mó)型
过去,医学专家(jiā)们都(dōu)是通过制作平(píng)面解剖图和扫描图来诊断患(huàn)者的健(jiàn)康状况。如今(jīn),通过3D打(dǎ)印,医生们能够通过分析患者(zhě)独特(tè)的MRI和CT扫描图来打印骨骼的(de)三维模型。而(ér)在整(zhěng)形外科(kē)中,医生可以通(tōng)过打印复杂的三维(wéi)骨(gǔ)骼模型来进行术前实践,同时也可以(yǐ)利用该模型让患者对手术有更(gèng)为清晰(xī)的认识。而在这些案例(lì)中,3D打印集中体现了其高效率的优势,速度非常关键,一般的桌面级3D打印机(jī)都能够(gòu)在几小(xiǎo)时内完成模型的制(zhì)作。而(ér)这些骨骼模型一般都是通过一种生(shēng)物可降解材料(liào)-PLA来(lái)进行打印。不仅如此,模型还可以进一步缩小比(bǐ)例,让模(mó)型制作速度进一步加(jiā)快。
从新闻中我们曾经看到过,杜兰大学泌尿外科(kē)的一个(gè)医学(xué)研究小(xiǎo)组曾(céng)经在一个高难(nán)度的肿瘤切(qiē)除手术(shù)中,利用3D打印(yìn)技术制作了高精度(dù)的(de)肾脏模型。这些模型是利用SLA 3D打印技术(shù),以树脂作为材料,清晰的展示出肿瘤的生长(zhǎng)位(wèi)置。其用途主要是让患者自己清晰的了解到(dào)自己的病症,以便于双方(fāng)能够(gòu)更好的合作来完(wán)成手术。
3.未出生的婴儿
虽然这(zhè)并不是(shì)严格意义上的医学(xué)应用,但(dàn)3D打印确实从很大程度上帮助(zhù)了未来的父母(mǔ)亲们(men),让他(tā)们能(néng)够在婴儿出世(shì)前更清(qīng)晰的看到婴儿(ér)的各项特征。通过(guò)超声(shēng)波扫(sǎo)描获(huò)得婴儿的(de)特(tè)征数据模型(xíng),然(rán)后(hòu)将(jiāng)其转换为3D打(dǎ)印格式模型文(wén)件。然(rán)后就可以利(lì)用PLA做材料(liào)来3D打印出婴(yīng)儿的(de)精细模型,让父母能(néng)够提早看到自己的孩子(zǐ)。
4.药片
首个通过FDA检测的3D打印药片(piàn)叫做Spritam,在今年(nián)5月正式上市(shì)。这种药片(piàn)是由位于(yú)美国宾(bīn)夕法尼亚(yà)州(zhōu)兰霍(huò)恩的Aprecia Pharmaceuticals公司使用改进型3D打印技术开(kāi)发的,该技术原是由MIT开发,设计目的是制造速(sù)溶性产品。药片通过反复扩散由药物粉末结合水溶性粘合剂的使用制成,在该公(gōng)司的测(cè)试中(zhōng)在仅仅4秒多的时间(jiān)内就完全溶解了。这种Levetiracetem(左乙拉西坦)是一种口服药物,可作为各种癫痫疾病的(de)儿童(tóng)和成人处(chù)方(fāng)治疗的(de)一(yī)部(bù)分(fèn)。
虽然(rán)现在3D打印药片还没(méi)有得到广泛的应用,但它却是(shì)未来医(yī)药学制造的(de)开端。未来(lái)还将会有更多的药片通过3D打(dǎ)印(yìn)技(jì)术(shù)进(jìn)行研发制造。而且医(yī)药学(xué)研究者还会通过分析各种病人的病征,并利用算(suàn)法和软件(jiàn)来开发新(xīn)的药物成分,针对(duì)体重,性别(bié),肝功能以及其他各项指标来3D打印(yìn)特效(xiào)药物。
5.牙科(kē)指南
在牙(yá)科植(zhí)入手术当中(zhōng),牙科(kē)医(yī)生(shēng)们通常需要针对牙钻的具体(tǐ)位(wèi)置做(zuò)出准(zhǔn)确的判断。现在,FDA的一种新型的牙科部件,叫(jiào)做Dental SG。能(néng)够让牙科医生(shēng)们在植入手(shǒu)术中(zhōng)针(zhēn)对牙钻(zuàn)的位置做出最精准的决策。这款(kuǎn)新部件是利用挠性树脂(zhī),通过(guò)3D打印技术制作,能够完美的嵌合(hé)于患者的牙(yá)齿3D打印模型之上。这种方法不仅提高了手术精准度和效(xiào)率,而且(qiě)加快了患(huàn)者(zhě)的恢复(fù)期,可谓(wèi)两全其美(měi)。
6.医疗自动缝合(hé)设备
Suture是一款正在实验当中的新(xīn)型手持式自动缝(féng)合设备。由英国皇家(jiā)波普(pǔ)顿医院的(de)专(zhuān)家AlexBerry与他的(de)同事们共同设计,这款设备配备了3D打印(yìn)的树(shù)脂部件,能够被用于(yú)多种需(xū)要医学缝(féng)合技术(shù)的场合。
7.假肢(zhī)
对于机器人领(lǐng)域来说,3D打印的假肢是一个非常激动人心的发展(zhǎn)方向。OpenBionics公(gōng)司(sī)最(zuì)初创造了(le)开源的3D打印假肢,而且在众(zhòng)多公(gōng)益医疗(liáo)项目中(zhōng)投入应用。另一个(gè)组(zǔ)织你或许也听过,叫(jiào)做e-Nabling the Future,他们允许3D打(dǎ)印机的使用(yòng)者们能够下载开源的3D打印假肢模(mó)型,并打印出(chū)各个部件用(yòng)来帮助那些残疾人士。
8.肿瘤模型
如今,3D生物打印(yìn)已(yǐ)成为整个3D打印产业(yè)当中(zhōng)发展(zhǎn)最(zuì)快的领(lǐng)域之一(yī),很(hěn)多机构曾预(yù)测其市场将(jiāng)在2024年突破(pò)60亿美元。现在,来自爱丁堡的赫瑞瓦特大(dà)学一个研究小(xiǎo)组(zǔ)正通过3D打印来制作具有生物活(huó)性的脑补(bǔ)肿瘤。该团队将使用患者肿瘤(liú)中的干细胞为材料(liào)来进行(háng)打(dǎ)印,以此来持(chí)续研究肿瘤的生长过(guò)程。他们希望利用3D打印的肿(zhǒng)瘤来测(cè)试各种(zhǒng)新型(xíng)药物的疗效,以便研究(jiū)出新(xīn)的肿瘤(liú)治疗方法。
9.甲(jiǎ)状腺
Vladimir Mironov博士来(lái)自于一家刚刚起(qǐ)步的3D生物打印公司,他之前顺利(lì)通过3D打印技术(shù)制作出了具有生物活性(xìng)的(de)甲状腺(xiàn)并成(chéng)功植入了(le)小鼠的(de)体内(nèi)。这项(xiàng)研究成(chéng)果为生物器官3D打印(yìn)领域的开(kāi)辟了一(yī)条新的道路,这之前仅(jǐn)仅在(zài)科幻小(xiǎo)说中提(tí)到过(guò)。
10.耳(ěr)植入
最(zuì)近,由普林斯顿大学和约翰霍普金(jīn)斯大学的研究(jiū)团队成功3D打印出了具有“超能力(lì)”的人(rén)耳(ěr),这只耳朵(duǒ)可以“听”到超越人类听力(lì)范围的无线频率(lǜ)。这项技术是通(tōng)过将掺有(yǒu)牛细胞(bāo)的(de)凝胶状液体以及微小(xiǎo)的银粒送入打印(yìn)机,打印机经过特殊程序设计,将这些(xiē)材(cái)料(liào)塑造为仿生耳朵,并将银粒做(zuò)成螺旋状天线的形状。
这只人造(zào)耳具备了人耳所(suǒ)拥有的(de)软(ruǎn)骨结(jié)构,而安置在(zài)耳朵内(nèi)部的旋转(zhuǎn)天线则可以组成(chéng)耳蜗螺旋。这样,它(tā)就帮助听觉神经末梢(shāo)有问题的患者重新恢复或(huò)提高听力能力。这项技术的(de)问世,为未来的生(shēng)物和纳米电子(zǐ)等(děng)领域创(chuàng)造了(le)新的可能。
结语:以上的十大案例仅仅是快速(sù)发展的医学3D打印中的冰山(shān)一角,还有更多令(lìng)人惊讶(yà)的(de)3D打印(yìn)医学(xué)应用正在(zài)处于低调(diào)的研(yán)究(jiū)阶段。