3D打印技术在医疗料领域的应用由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“3d打印医疗领域应用”。
3D打印技术在医疗料领域的应用
机械1202 马也 3120301052 摘要：3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术能够根据不同患者需要快速精确制备适合不同患者的个性化生物医用高分子材料,并能同时对材料的微观结构进行精确控制.本文介绍了3D打印技术在医疗领域的应用。
关键词：快速成型技术，3D打印，医疗。
Abstract: 3D print, i.e., a technique of rapid prototyping, which is a digital document based on the model, the use of powdered metal or plastic material may be an adhesive, layer by layer manner by printing techniques to construct the object.3D printing technology for fast and accurate preparation of patients according to different needs of different patient, personalized biomedical polymer materials and the microstructure of the material can simultaneously be precisely controlled.This article describes 3D printing technology in the medical field.Keywords: rapid prototyping, 3D printing, medical.前言
3D打印是一项20世纪80年代后期逐渐兴起的新型数字化成型技术V-3]其基本加工原理是:根据计算机辅助设计(CAD)模型或断层扫描(CT)形成的数据，在电脑程序控制下，基于离散、堆积成型的原理，通过“分层打印、逐层叠加”的方式，对材料进行精确堆积以快速加工制造任意形状的3D复杂物体(见图1)3D打印技术具有能够按照设计的模型构建特定空间结构的能力，并能在制备材料时对其微观结构进行精确控制。这种具有独特优势的新兴技术，正在越来越广泛地影响着各行各业的发展。
近年来，3D打印技术在生物医用材料应用领域的研发已得到越来越多的关注，并取得了诸多成就。研究人员可根据不同患者的需求，采用3D打的个性化生物材料。在理论创新方面，提出了“生物印刷”的概念，即将3D打印技术和生物工程技术结合起来，将材料科学、生命科学与印刷技术相融合，为研究组织工程学在3D尺度上与人体器官和组织相似的三维实体相匹配进行精确控制提供了新的思路和方法。导电聚合物具有独特的电活性和导电性特点，不仅可用作药物、基因载体;在电刺激条件下，尚可调节细胞的豁附、迁移、增殖及分化等其他功能，在“生物印刷”技术中具有重要的研究意义。危岩及其课题组着重于导电聚合物材料的研发，取得了丰富的成果，并归纳了“生物印刷电子材料”技术的核心，即采用3D打印技术将具有电活性的材料制备成生物医用支架，继而在此支架上实现可以调控和优化的可控细胞和组织生长，最终获得有生物功能的新产品或新技术，以应用医学检测、诊断和治疗。这些成果对3D打印技术在医疗行业的发展产生了巨大的促进作用。
一、3D打印在医疗临床应用案例
（一）、3D打印用于足踝手术手术风险降低
3D打印出的骨头和患者真实的骨头在外形上可以实现1：1的效果，相当于是将患处的骨头“搬运”了出来。武汉大学人民医院骨三科主任李亚明教授介绍，涉及到足踝关节等复杂部位时，传统影像报告的局限性往往让专家们“眼见不一定为实”。如何矫形、切口如何设计、要涉及哪些关节，这些都不十分明确。医生只能依靠以往的经验一点点地截骨，导致患者的创伤和风险也随之增加。
（二）、“3D打印技术”进入先心病治疗
3D打印制造的人类骨骼组织，为越来越多的患者解除病痛。近日，复旦大学附属中山医院心外科课题组首次将3D打印技术应用于经导管主动脉瓣置换手术(TAVI)，成功为一例77岁高龄的主动脉瓣重度狭窄合并关闭不全患者实施了TAVI规划与导航。3D打印技术则可将患者的二维影像数据转化成栩栩如生且实物大小的心脏模型呈现于医生眼前，并可提供更多传统影像学检查难以显示的丰富信息，从而将上述复杂过程大大简化和标准化，使得手术更准确安全。
（三）、3D技术应用于癌症切除
随着第三代3D打印技术的发展，3D打印技术在制作组织器官的代替品上也日趋成熟。3D打印技术在准确定位病灶与重要脉管结构的关系上发挥了重要作用，不但可以快速制造出与术中大小位置完全一致的透明化3D模型，也使外科医生跳出“凭空想象”的窘境，在术前即可从多维度真实预见术中情形，明确重要管道的走行，制定手术路径和程序并预演手术。在3D打印技术的辅助下，外科医生可借助肝脏及解剖机构的3D图形，精确定位病灶并确定手术路径，实现完整切除病灶和避免重要解剖结构损伤的多目标优化。
以前只能通过电脑实现的3D效果，现在通过3D打印后1∶1的比例将模型带入手术室与术中进行比对，实时引导重要管道的分离和病灶的切除，提高手术的根治性切除率，同时降低手术风险，最终实现患者获益最大化。这种方式也有助于术中讨论以及对年轻医生进行培训。
目前在医院成功切除的10例胆道癌症患者中，有6名在传统治疗评估中是无法进行切除手术的，但通过3D打印技术后，成功进行切除手术，其中还有几名4期癌症患者，经过切除后可存活5年以上。
（四）、3D打印应用于牙科
“如今，3D打印技术已经应用于正畸牙套制作。”高杨说，别小看了这个塑料牙套，它可是高科技产品。无托槽隐形矫治器就是3D打印技术的一种产品。首先，牙齿所有的位置信息通过扫描模型或者直接扫描牙齿，技师们就得到一套3D数字模型。然后，医生根据具体情况进行诊断和设计，决定每个牙齿最后应该在什么位置。技师再将所有中间过程细化为一个个小步骤，每一个小步骤牙齿的位置都有细微的差别，每一个步骤都对应一套3D数字模型。最后，将每一个步骤的3D数据打印出模型，再以这些模型为模板，打印出塑料牙套。
（五）、3D打印矫形器会更加舒适体贴、效果更佳
通过在一些医生以及患者那里我们了解到，大多数患者在治疗过程中经常会面临矫形手段与辅助工具不能灵活调整的问题。患者在初次使用矫形器时常常感到不舒服，他们的脚从来没有真正与矫形器完全匹配。传统的矫形器使用石膏模具，其中有太多的估计的环节，导致矫形器的拟合效果差。
通常我们通过扫描仪对患者肢体进行高精度数字扫描，公司技术人员根据不同病人的特点，特定功能需求，进行数据处理，包括设计矫形器，调整修复三维模型，然后通过JOYE的专有软件为患者创建精确的数字三维模型，最后利用先进的3D打印技术制作出完全附和患者肢体的矫形器。
二、3D打印技术在医疗领域的优势
（一）、3D打印技术的特点。
3D打印技术具有自由成型的特点，能快速精确地制造个性化内植人物，不仅可减少患者的等待时间，提高手术质量，还解决了传统通用型内植人物修复时形状不匹配和力学性能差的问题。
（二）、3D打印技术的适用领域
3D打印技术在制造多孔内植人物和有复杂微观结构的复合内植物方面具有独特优势。以上2种内植人物有望解决现有内植人物普遍存在的应力屏蔽现象和生物活性低的问题。因此，3D打印技术可应用于个性化颅领面骨修复、个性化人工膝关节修复、个性化牵引成骨、手术导航与定位器具等个性化内植物与医疗器械的制造。
（三）、3D打印机可以零时间交付。
可以根据病人的订单使用3D打印机制造出特别的或定制的产品满足治疗需求。如果人们所需的物品按需就近生产，零时间交付式生产能最大限度地减少长途运输的成本。节约急症患者的救治时间。
三、总结与展望
在医疗行业，目前3D打印在我国体外医疗器械制造和个性化永久植入物方面都有一些应用，供产品设计的医疗模型和指导手术的导板装置也已使用多年。而在3D生物打印方面，我国仍在实验阶段。
“总体而言，我国的3D打印技术仍处于起步阶段。”我国与欧美国家相比仍有较大差距，目前关于3D打印的核心技术多数都在国外，而我国医疗行业使用的3D打印机和金属打印材料多数依赖进口，国内的技术还欠成熟。“中国是钛生产大国，但是目前专门生产适用于3D打印钛粉的企业极少，并且产品质量与国外差距较大，企业生产的积极性也不高。”而在产品价格方面，国外3D打印机设备和材料的价格也居高不下。据悉，用于制造器官模型的3D打印机售价在120万元至300万美元，打印金属制品的设备价格则在350万到1500万元人民币左右，很多医院和机构难以承担，这也成为医疗行业3D打印发展的巨大障碍。
要促进3D打印在医疗行业的广泛应用，还有以下几点要做，一要鼓励发展拥有自主知识产权的3D打印机和专用配套材料，二是加强计算机辅助设计人才的培养，三是政策上的支持，比如鼓励使用并推广这项新技术，同时严控质量，包括完善医疗器械监督管理条例，加强行业管理和规范，鼓励创新和临床转化。现有的医疗器械管理条例于2000年开始执行，当时并无涉及3D打印的规定，这势必会影响3D打印技术更好的为病人服务，值得引起更大的关注。而汪祥艮认为，目前3D打印在医学行业面临的最大挑战就在于传播和教育，新技术的应用需要从传统技术慢慢过渡并逐步适应，与传统技术相辅相成，需要人们不断看到该技术的优势。因此，希望继续加大对医疗行业和公众的宣传及培训教育。同时MikeRenard则表示，中国要更好地在医疗行业采用3D打印技术并支持相关产业的增长，需要做到三点：首先，确保对于该项技术的控制和知识产权保护；其次，促进国家食品药品监督管理局与欧美主要国家政府监管机构之间的合作；最后，建立清晰的回报预期，使技术拥有者在将具有经济可持续性和能为社会和医保系统产生价值的技术引进到中国后，能够基于准确的信息来作出决定。
参考文献
[1]张海荣；鱼泳，3D打印技术在医学领域的应用[J].第四军医大学教育技术中心；2015-02-11 08:50 [2]管吉；杨树欣；管叶；高磊；3D打印技术在医疗领域的研究进展[J]中国人民解放军第三零二医院医学工程保障管理中心；中国人民解放军总医院门诊眼科2014-04-25 [3]周长春,王科峰,肖占文,张兴栋.3D打印技术在生物医学工程中的研究及应用[J].科技创新与应用,2014,21:41-42.[4]胡堃,危岩,李路海,魏先福,余均武,张丹,杜彩霞,王乐,张志媛,崔馨月,陈丽梅.3D打印技术在生物医用材料领域的应用[J].新材料产业,2014,08:33-39.[5]张阳春；张志清；3D打印技术的发展与在医疗器械中的应用[J]哈尔滨工业大学；山西省医疗器械检测中心；2015-08-25 [6]姜杰；朱莉娅；杨建飞；杨继全；3D打印技术在医学领域的应用与展望[J]南京师范大学江苏省三维打印装备与制造重点实验室；2014-11-15
