北京社会管理职业学院 北京 101601
【摘要】介绍了3D打印的概念，详细阐述了3D打印在手术规划模型、手术导板、植入物、康复医疗器械、口腔、生物制药等医疗领域的应用现状。
【关键词】3D打印；医疗领域；现状
Application of 3D printing technology in medicine
Abstract It introduced the concept of 3D printing，especially introduced the present details of application of 3D printing technology in medicine
Key words 3D printing；medicine；present
基金项目：北京社会管理职业学院2017年民政职教问题基础研究课题(SGYZJ2017-15)。
1 北京社会管理职业学院假肢矫形康复系，河北廊坊三河燕郊经济开发区，101601；作者简介：熊宝林，男，讲师；主要研究方向：假肢矫形器、康复工程技术。
一、3D打印
3D打印，是根据所设计的3D模型，通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术。这种逐层堆积成形技术又被称作增材制造[1-2]。3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命”的核心技术[3-5]。由于具有加工精度高、制造周期短、材料多样等特点，能够制造出任何复杂的结构，已被广泛应用于航空、汽车、电子制造、生物工程和医学、服装和首饰设计、建筑及个性化产品创作等领域[6]。
二、3D打印在医疗领域应用现状
医药生物行业是目前3D打印技术扩张最为迅猛的行业。3D打印技术能够为医疗生物行业提供更完整的个性化解决方案；生物3D打印技术将促进再生医学领域在人造活体组织与器官的研究。在个性化解决方案方面，比较典型的应用有3D手术预规划模型、手术导板、3D打印植入物，以及假肢、助听器等康复辅具[7-10]。
1．手术规划模型
对于风险高难度大的手术，术前规划十分重要。传统上，通过CT、核磁共振（MRI）等影像设备获取患者的数据，是做医生手术预规划的基础，但得到的医学影像是二维的，之后还需要利用 软件将二维数据转成逼真的三维数据。3D打印机可以将三维模型直接打印出来，既可辅助医生进行精准的手术规划、提升手术的成功率，又方便医生与患者就手术方案进行直观的沟通。此外，即使在治疗失败，3D打印也可以为医患双方提供可溯源的依据。
2．手术导板
手术导板是将手术预规划方案准确的在手术中实施的辅助手术工具。在多个学科都有应用，例如：关节类导板、脊柱导板、口腔种植体导板，还有 肿瘤内部内照射源粒子植入的导向定位导板等。这意味着患有先天性骨疾病或骨骼受伤的儿童就能得到更好的治疗。该3D打印导板是三维的，根据对患者骨骼的扫描数据生成，可以让医生获得最真实的信息，从而更好地规划手术。另外，其制造成本也不高，即便普通患者也负担得起。
3．植入物
一些植入物是通过铸造或传统的金属加工方法来制造的，需要首先制造出模具，对于只需要一件或者少量的植入物来说，单件生产成本十分昂贵。再加上具有生物相容性的植入物材料本身的高价格，骨科植入物的总制造成本是十分昂贵的。对于结构复杂的特殊植入物，使用从传统技术也难以实现。而3D打印技术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，并可以制造出更多结构复杂的植入物。
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4.康复医疗器械
与3D打印钛合金定制化飞机零部件和超级轿跑个性化零部件一样，假肢、助听器等康复医疗器械同样具有小批量、定制化的需求，并且设计具备复杂性，传统数控机床受到加工角度等因素的限制往往难以实现。此外，利用3D打印技术制作单个定制化康复辅具的成本会显着下降。3D打印康复医疗器械的推广需要专业的医疗器械服务商介入，从数据采集、设计、成型以及产品的认证方面进行专业的操作。
5.3D打印在口腔科的应用
牙齿修复和治疗的成本是牙科诊所、实验室需要考虑重要因素，很多有先见之明的牙科诊所、实验室已经引入数字化口腔技术，以提升效率、降低成本。近年来，以软件设计为基础的牙科修复变得普及，很多牙科诊所、实验室或专业义齿生产企业都引入了3D打印技术。结合了3D打印的数字化口腔技术为牙科行业带来了精度高、成本低、效率高，以及符合规范化生产链相符的口腔数据。许多牙科诊所或实验室都有利用3D打印机来制造患者牙齿模型。
6.生物3D打印
之前提到使用金属、塑料等非活体组织材料3D打印的定制化假肢、牙科、骨科植入物、助听器外壳等医疗器械都属于“初级阶梯”。而打印血管、软骨组织这类单一的活体组织属于“中级阶梯”。3D打印的人工肝脏、心脏等人工器官则属于“顶级阶梯”。无论是人造血管、软骨组织，还是肝脏组织、肾脏组织，其核心是特定类型细胞的分离（或定向诱导）及大规模扩增。而生物3D打印技术，在人工组织、器官培养过程更多承担了三维形状的构建，即让人体细胞按照预先设计好的形状来生长。因此人造器官、组织的发展更大程度上取决于生物技术的发展。
7.3D打印与制药
通过3D打印成形技术制备药物缓释装置，与传统压片方法相比具有独特的优势。3D打印可以实现多种材料精确成形和局部微细控制，得到具有复杂内部结构的装置；释药特征与所设想的复杂释药行为一致。通过3D打印成形技术，将粉末材料粘结成形，可以方便的实现医学应用中常需要的具有复杂型腔的多孔结构，对于药物释放有着重要意义。
参考文献：
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[10]刘凤珍,刘明信.3D打印技术在医学领域中的应用研究进展[J].中国材料进展.2016年05期.
论文作者:熊宝林
论文发表刊物:《中国医学人文》2017年第11期
论文发表时间:2018/1/24
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