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- 發(fā)表時間：2019-08-26 17:31:48
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近年來，3D打印技術(shù)在生物醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域的研發(fā)已得到越來越多的關(guān)注，并取得了諸多成就。研究人員可根據(jù)不同患者的需求，采用3D打的個性化生物材料。在理論創(chuàng)新方面，提出了“生物印刷”的概念，即將3D打印技術(shù)和生物工程技術(shù)結(jié)合起來，將材料科學(xué)、生命科學(xué)與印刷技術(shù)相融合，為研究組織工程學(xué)在3D尺度上與人體器官和組織相似的三維實體相匹配進行精確控制提供了新的思路和方法。導(dǎo)電聚合物具有獨特的電活性和導(dǎo)電性特點，不僅可用作藥物、基因載體;在電刺激條件下，尚可調(diào)節(jié)細胞的豁附、遷移、增殖及分化等其他功能，在“生物印刷”技術(shù)中具有重要的研究意義。
3D打印心臟模型
隨著3D打印技術(shù)的成熟，這項技術(shù)應(yīng)用于臨床醫(yī)療的案例頻頻曝出，不少患者從中受益。目前的應(yīng)用情況來看，3D打印與醫(yī)療的結(jié)合點主要包括：手術(shù)預(yù)演模型、骨骼替換、假肢制作、組織器官打印等。本文將從這幾個角度淺顯地做一下介紹。
1.手術(shù)預(yù)演模型
手術(shù)預(yù)演模型的制作一般是醫(yī)院先通過CT、MRI(核磁共振)等造影設(shè)備掃描患者的患處組織或骨骼，獲取DICOM格式二維數(shù)據(jù)并導(dǎo)入到Mimics等軟件中進行三維重建，最終獲得STL格式三維模型，并通過3d打印機打印出來。目前，手術(shù)預(yù)演的案例已經(jīng)越來越多，這種3D打印技術(shù)方案主要用于高難度的手術(shù)，在術(shù)前進行演練可以使得大夫在真正手術(shù)時更準確，縮短手術(shù)時間，減少出血量。在預(yù)演這個過程中，年輕的大夫或者學(xué)生也可以方面直觀的學(xué)習(xí)和鍛煉。
手術(shù)規(guī)劃
2.骨骼替換
對于需要切除骨骼的患者來講，這無疑是一個好消息。瑞士科學(xué)家首次實現(xiàn)了采用3D骨骼打印機精確復(fù)制人類拇指骨骼，這項技術(shù)突破為醫(yī)生采用患者自己的細胞組織培育替換受損和患病骨骼開辟了新的途徑。瑞士伯爾尼英塞爾醫(yī)院的克里斯琴·溫蘭特(Christian Weinand)稱，依據(jù)這種醫(yī)學(xué)理論，可以培育出任何類型的骨骼。他在實驗室老鼠背部成功地培育出自己身體上的替代骨骼，這與1997年美國馬薩諸塞州總醫(yī)院杰伊·瓦坎蒂(Jay Vacanti)從人類軟骨細胞中培育出人類耳朵的方法是一樣的。
目前科學(xué)家在這項醫(yī)學(xué)技術(shù)中溶入了新的方法，首先，要對需要復(fù)制的骨骼進行3D成像，如果這塊骨骼丟失或者嚴重受損，你可以對身體上的“孿生骨骼組織”進行鏡像3D成像。比如：患者的左手拇指被切斷并且丟失，那可以對右手拇指進行3D拍照成像。獲得的3D成像輸入3D打印設(shè)備，進而形成3D目標的實體化。這類技術(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打印機打印出鈦合金骨骼。
骨骼病例模型
每一位殘疾人對于假肢的需求都是不同的，因此每個假肢的制造過程也非常個性，導(dǎo)致假肢的成本較高。而3D打印機的出現(xiàn)就是為了解決這些個性化制造的問題。近年來，由于3D打印技術(shù)的推廣，用3D打印機制作假肢已經(jīng)成為可能。2014年，美國佛羅里達大學(xué)博士生就曾經(jīng)為一位孩子安裝了3D打印機制作的義肢。相比于正常義肢十萬元左右的高昂費用，3D打印技術(shù)生產(chǎn)的義肢只花費不足千元，而義肢程序也已在互聯(lián)網(wǎng)被分享，可免費下載。
義肢又稱為“滑索”，是因為用專業(yè)3D打印機打印后，還要一釘一鉚地進行組裝，然后安裝彈力繩裝置，對各個部件彈力繩以及繩索的張力不斷反復(fù)修改調(diào)試，并制造出一個靈活的傳送裝置，讓受體可以利用手腕力量，將繩索傳送到可以活動的機械手指，幫助佩戴者完成簡單的握持動作。
3D打印義肢“手”
3D打印器官組織想必是3D打印在醫(yī)療、生物領(lǐng)域的重要應(yīng)用了，或許未來器官移植將變得不再這么艱難，更多人的生命可以得到挽救，而打印出一個活人也成為人們正在幻想的目標。目前科學(xué)界和企業(yè)界對于生物3D打印主要集中在鼻子、耳朵、血管、腎臟、心臟、皮膚、眼角膜、半月板等，據(jù)調(diào)查，美國排隊等候器官移植的病人中，有80% 的病人等待的器官是腎臟。目前通過生物打印方法制造的腎臟仍然無法發(fā)揮腎臟的功能，但一旦它們開始發(fā)功能，醫(yī)生們有望使用病人自己的細胞培育出能與身體其他部位匹配的器官。
3D打印會“呼吸”的肺
要促進3D打印在醫(yī)療行業(yè)的廣泛應(yīng)用，還有以下幾點要做，一要鼓勵發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的3D打印機和專用配套材料，二是加強計算機輔助設(shè)計人才的培養(yǎng)，三是政策上的支持，比如鼓勵使用并推廣這項新技術(shù)，同時嚴控質(zhì)量，包括完善醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例，加強行業(yè)管理和規(guī)范，鼓勵創(chuàng)新和臨床轉(zhuǎn)化?，F(xiàn)有的醫(yī)療器械管理條例于2000年開始執(zhí)行，當時并無涉及3D打印的規(guī)定，這勢必會影響3D打印技術(shù)更好的為病人服務(wù)，值得引起更大的關(guān)注。而汪祥艮認為，目前3D打印在醫(yī)學(xué)行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)就在于傳播和教育，新技術(shù)的應(yīng)用需要從傳統(tǒng)技術(shù)慢慢過渡并逐步適應(yīng)，與傳統(tǒng)技術(shù)相輔相成，需要人們不斷看到該技術(shù)的優(yōu)勢。因此，希望繼續(xù)加大對醫(yī)療行業(yè)和公眾的宣傳及培訓(xùn)教育。同時MikeRenard則表示，中國要更好地在醫(yī)療行業(yè)采用3D打印技術(shù)并支持相關(guān)產(chǎn)業(yè)的增長，需要做到三點：首先，確保對于該項技術(shù)的控制和知識產(chǎn)權(quán)保護；其次，促進國家食品藥品監(jiān)督管理局與歐美主要國家政府監(jiān)管機構(gòu)之間的合作；最后，建立清晰的回報預(yù)期，使技術(shù)擁有者在將具有經(jīng)濟可持續(xù)性和能為社會和醫(yī)保系統(tǒng)產(chǎn)生價值的技術(shù)引進到中國后，能夠基于準確的信息來作出決定。
