國內(nèi)醫(yī)療行業(yè)對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,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??梢哉f,我國在醫(yī)療行業(yè)對于3D打印技術(shù)應(yīng)用的探索起源已久,并伴隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展走向深入。
近年來,隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和精準(zhǔn)化、個性化醫(yī)療需求的增長,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,從最初的醫(yī)療模型快速制造,逐漸發(fā)展到3D打印直接制造助聽器外殼、植入物、復(fù)雜手術(shù)器械和3D打印藥品。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、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個領(lǐng)域的最新進(jìn)展。
1、手術(shù)規(guī)劃模型,對于風(fēng)險(xiǎn)高難度大的手術(shù),術(shù)前規(guī)劃十分重要。傳統(tǒng)上,通過CT、核磁共振(MRI)等影像設(shè)備獲取患者的數(shù)據(jù),是做醫(yī)生手術(shù)預(yù)規(guī)劃的基礎(chǔ),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)。3D打印機(jī)可以將三維模型直接打印出來,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,又方便醫(yī)生與患者就手術(shù)方案進(jìn)行直觀的溝通。此外,即使在治療失敗,3D打印也可以為醫(yī)患雙方提供可溯源的依據(jù)。
2、植入物,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,需要首先制造出模具,對于只需要一件或者少量的植入物來說,單件生產(chǎn)成本十分昂貴。對于結(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)。而3D打印技術(shù)用于制造骨科植入物,可以有效降低定制化、小批量植入物的制造成本,并可以制造出更多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的植入物。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,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。
3、骨骼替換,對于需要切除骨骼的患者來講,這無疑是一個天大的好消息,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”。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”,其中頸椎椎間融合器、頸椎人工椎體及人工髖關(guān)節(jié)3個產(chǎn)品已進(jìn)入臨床觀察階段。
與傳統(tǒng)的金屬骨骼相比,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)),相鄰骨頭在生長的過程中會進(jìn)入孔隙,使真骨與假骨之間牢固地結(jié)成一體,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,三維重建技術(shù),再使用金屬3D打印機(jī)打印出鈦合金骨骼。
4、皮膚修復(fù),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,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。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,采用靜電紡絲技術(shù)制成多層膠原支架。
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