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1、对于3D打印技术在医学领域应用的认识首先，什么是3D打印？ 3D打印（3DP）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打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利 用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相 同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把 “打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。3D打印通常 是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制 造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打
2、印而成的零部 件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空 航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都 有所应用。近年来，随着打印设备和打印材料的不断研发，该技术在医学中的应 用得到了长足的发展。现阶段，3D打印在医疗领域的应用大致分为四个层次。一是快速成型层面， 这个层面的应用主要是根据数字影像资料打印出立体三维模型，帮助医生分析病 情，拟定手术方案。另外，立体三维模型便于医生与患者沟通交流，这方面的应 用在技术上已逐渐成熟。二是利用3D打印技术制造出辅助手术工具或器械。 由于每台手术的独特性，需要特定的手术工具或器械以满足医生的特定需
3、求， 3D打印技术为满足个性化的手术器械提供了技术保障，可以制造出个性化的 手术器械用于某例特定手术。三是3D打印技术可直接打印出植入体内的修复体， 即快速制造层面。在这个层面上打印出的个性化修复体可以植入到人体内，更好 地与病人的病灶结合，做到精准医治疾病。四是组织工程生物活体的3D打印技 术，可制造出具有生物活性的人体组织和器官，这是目前生物3D打印的研究热 点和研究方向。在快速成型层面，日本筑波大学和大日本印刷公司组成的科研团队2015年 7月8日宣布，已研发出用3D打印机低价制作可以看清血管等内部结构的肝脏 立体模型的方法。据称，该方法如果投入应用就可以为每位患者制作模型，有助 于术前
4、确认手术顺序以及向患者说明治疗方法。这种模型是根据CT等医疗检查 获得患者数据用3D打印机制作的。模型按照表面外侧线条呈现肝脏整体形状， 详细地再现其内部的血管和肿瘤。由于肝脏模型内部基本是空洞，重要血管等的 位置一目了然。但由于价格昂贵等原因，利用3D打印技术制作的内脏器官模型 主要用于研究，在临床上没有得到普及。科研团队表示，他们一方面争取到2016 年度实现肝脏模型的实际应用；另一方面将推进对胰脏等器官模型制作技术的研 发。在临床范围，快速制造已被临床医生应用与实例中。2014年8月，北京大 学研究团队成功地为一名12岁男孩植入了 3D打印脊椎，这属全球首例。据了 解，这位小男孩的脊椎在
5、一次足球受伤之后长出了一颗恶性肿瘤，医生不得不选 择移除掉肿瘤所在的脊椎。不过，这次的手术比较特殊的是，医生并未采用传统 的脊椎移植手术，而是尝试先进的3D打印技术。此项手术取得了成功，北京大 学第三医院公开宣布，世界首个金属3D打印定制19厘米人造脊椎植入顺利完 成。这也标志着中国3D打印技术正式开启人工椎体时代。3D打印技术的制造的假体植入人体在骨科应用较为广泛，技术较为成熟。3D打印植入性假体主要包括颅骨、下颌骨、义齿、人工关节、骨小梁骼臼假 体等。在颅面外科直接使用钛合金3D打印的费用很高，因此可先根据缺损颅 骨的形状、厚度打印出一个模具，然后运用倒模技术制作一块与缺损部位高度吻 合的
6、钛合 金人工骨。据2 0 14年8月2 8日中新社报道，中国陕西西京医院 的外科医生为患者打印了一个3D钛网植入物，用于治疗其从三楼坠落所致的 左脑损伤。张庆福等采用医用钛合金3D打印技术为1例下颌骨半侧切除患者 设计和制作了解剖形态高度个体化仿真的下颌骨植入体，取得了满意效果。吴江 等等利用逆向工程软件制作出了全口义齿钛基托的计算机模型，然后利用送粉方 式3D打印技术（四路送粉装置）制造了全口义齿钛基托。这种方式比传统工 艺更简单，而且打印成形后的全口义齿钛基托外形良好。王臻等针对提取的股骨 髁关节软骨三维轮廓数据进行了个体化人工半膝关节的计算机辅助设计，获得了 股骨髁关节的计算机三维模型，
7、然后再将三维模型进行切片分层，使用LPS 6 0 0树脂快速成型机打印出三维树脂模型，通过对树脂模型进行修整、抛光得 到了个性化的人工半膝关节模型，经过硅胶翻模、制作蜡模、成壳、浇注后最 终获 得了钛合 金关节。在 金属3D打印口腔假体方面，唐志辉采用金属 3D打印机打印出了与牙齿相同的金属牙，它可取代传统方法制造出的标准种 植体，可以完全根据口腔患者的牙齿形状量身定制。在发达国家，药物与医疗设备的市场份额基本相等，而在中国，医疗器械远 低于药品的市场份额，这就意味着中国的医疗设备还有很大的发展空间，3D打 印在骨科医疗行业的应用为中国医疗器械的发展起到了不可替代的作用。目前， 在新型生物材料和3D打印个性化植入物方面还存在着很多问题。如医疗效果 被不良媒体夸大、医疗注册许可政策亟待突破、材料成本及种类的限制等。但3D打印技术作为一项具有开创性意义的技术，可以根据不同患者，快速 便捷地制作出更个性化的假体，使人们获得了重生的机会；其次，3D打印用于 复杂手术术前计划制订、手术模拟的广泛应用，提高了手术成功率等。但3D打 印技术也存在一些问题与不足，比如所需材料价格极高，支架材料的可降解性及 降解时间、孔径大小都对其打印结果有影响。随着信息技术的发展、新型材料和 制作技术手段的增强，在未来临床及科研的道路上，3D打印技术势必会获得突 破性进展，发挥越来越大的作用。
对于3D打印技术在医学领域应用的认识
