国内(nèi)医疗(liáo)行业对(duì)3D打(dǎ)印技(jì)术的应用(yòng)始于上世界80年代后期,最初主要(yào)用于(yú)快速制造3D医疗模(mó)型(xíng),在当时,3D打印(yìn)技术主要用来帮助医生与(yǔ)患者沟通、准确判断病情以及进行手(shǒu)术规划。可(kě)以(yǐ)说,我国在(zài)医疗行业对于(yú)3D打印技术应用的探索起源已久,并伴随着3D打印技术的发展走向深(shēn)入(rù)。
近年来,随(suí)着3D打(dǎ)印技(jì)术的发展和精准化、个性化(huà)医(yī)疗需求的增长,3D打印技(jì)术在(zài)医疗行业应用在广度和(hé)深度(dù)方面都得到了显著发展。在应用的广(guǎng)度方面,从(cóng)最初(chū)的医疗模(mó)型快速制造(zào),逐渐发展到3D打印直接(jiē)制造助听器外壳、植入(rù)物、复杂(zá)手术器械和3D打印药品(pǐn)。在(zài)深度方面,由3D打(dǎ)印没有(yǒu)生命的(de)医疗(liáo)器械(xiè)向打印具有生(shēng)物活性的人(rén)工(gōng)组织、器官的方向(xiàng)发展(zhǎn)。本文主要(yào)介绍医用3D打印(yìn)技术在(zài)如下5个领域的最新进(jìn)展。
1、手术规划模型,对于风险高难度大的手术,术前规划十(shí)分(fèn)重要。传统上,通过CT、核磁共振(MRI)等影(yǐng)像设备获取患(huàn)者的数据,是(shì)做医生手术预规(guī)划(huá)的基(jī)础,但得(dé)到的医学影像是二维的,之后还需要利用软(ruǎn)件将二维数(shù)据(jù)转成逼真的三维数据。3D打印机可以将三维模型直接(jiē)打(dǎ)印出来,既(jì)可辅助医生进(jìn)行(háng)精准的(de)手术规划、提升(shēng)手术的成(chéng)功率(lǜ),又方便医生与患(huàn)者就手术方案进行直观(guān)的沟通。此外,即使在治疗(liáo)失败,3D打印也(yě)可以(yǐ)为医患双(shuāng)方提供可溯源(yuán)的依(yī)据。
2、植(zhí)入物,一些(xiē)植入物是通过铸造(zào)或传统(tǒng)的金属加工方法来(lái)制造的,需要首先制造出模具,对于只需要一件(jiàn)或(huò)者少量的植入物来说,单件生产成本十分昂贵(guì)。对于结构复杂(zá)的特(tè)殊(shū)植入物,使(shǐ)用从传统技术也难以(yǐ)实现。而(ér)3D打印技术用于(yú)制造(zào)骨科植入物(wù),可(kě)以有效降(jiàng)低(dī)定制化、小批量植(zhí)入物(wù)的制造成本,并(bìng)可以制造出更(gèng)多(duō)结构复杂的植(zhí)入(rù)物。近年(nián)医疗行业(yè)越来越多(duō)地采(cǎi)用金属3D打印技术(直接金属激光烧结或电子束熔融)设计和制(zhì)造医疗植入物。在医生与工程师的合作下,使用3D打印技术能够制造出更多先进合格的(de)植入物(wù)和(hé)假体。
3、骨(gǔ)骼替换,对于需要(yào)切除(chú)骨骼的患者来讲,这无疑是一个(gè)天大的好消息,如今通(tōng)过3D打印机可以打印(yìn)用(yòng)于替换人体骨骼的钛合金“骨骼”。目前已研发了几十种3D打印机打印出(chū)来(lái)的钛合(hé)金人体(tǐ)“骨骼”,其(qí)中颈椎椎间融合器、颈椎人工(gōng)椎体及人工(gōng)髋关节3个产品已进入临床观察阶段。
与传统的金(jīn)属骨骼相比,3D打印“骨骼”不但尺寸非(fēi)常精确,而且带有可供骨(gǔ)头长入的孔隙(打印(yìn)出网状结构),相邻骨头在(zài)生长的过程中会进入孔(kǒng)隙(xì),使(shǐ)真(zhēn)骨与假骨之间牢固地(dì)结成一(yī)体,使患者(zhě)的恢复期缩短。这项技术(shù)同(tóng)样要用(yòng)到上面讲的CT扫(sǎo)描,三维重建技术(shù),再使用金属3D打印(yìn)机打(dǎ)印出(chū)钛合金骨骼(gé)。
4、皮肤修复,有研究者研究将不同细胞(bāo)外(wài)基质应用于皮肤(fū)3D打(dǎ)印技术中,这样可以最(zuì)大限(xiàn)度将皮肤的活性及其他天然属性提高,使得移植(zhí)后受损皮肤的(de)修复及打印皮肤(fū)与(yǔ)正常皮肤有效地融合。将人皮(pí)肤成纤维细胞和角朊细胞(bāo)直接沉积在支架上,取得(dé)了良好(hǎo)的皮肤组(zǔ)织(zhī)再生(shēng)效果(guǒ),采用静电纺丝技术(shù)制成多层胶原支架。