3D打印于医疗的行业应用

3D打印又叫增材制造技术(Additive Manufacturing，AM)，是一项源于20 世纪80 年代集机械、计算机、数控和材料于一体的先进制造技术。以点、线或面为基础进行逐层叠加，最终获得实物原型。与传统减材工艺不同，可以实现传统工艺无法实现的复杂工艺，减少加工工序缩短工期，得到了各行各业的青睐。

3D打印的原理大致可分为以下几步：1、图像的搜集扫描及数据处理；2、数据信息转换及切片处理；3、打印模型及后期处理。

现如今，医疗行业已经初步形成了从医疗器械、器官到手术等全方位的3D系列产品和应用。我相信，3D打印技术在医疗上的应用，也会成为医疗从业者们用技术去越过山丘的不竭动力。

江西连体婴儿分离手术、西安下颌骨肿瘤切除后再接骨手术、国外植入下颌骨手术等等这些手术并不是神来之笔，而是现实存在的案例。3D打印在临床医学中已经开始广泛应用，利用3D打印技术，医生可以根据患者的各项检查数据进行建模，可以准确无误地掌握患者的具体情况，提高手术成功率。

3D打印技术作为“增材制造”的代表，区别于传统的“减材制造”，通过分层制造、逐层叠加原材料的方式制造特殊几何形状的物体。传统的骨科内植物通过机械的锻造或者铸造获得，易于产品的标准化并大规模批量生产，在相当长时间内是骨科相关手术的惟一内植物选择。

然而，骨科内植物手术，特别是涉及骨肿瘤切除后功能重建、脊柱畸形矫正、严重创伤/感染导致的骨缺损，这些标准化的骨科内植物的使用就显得捉襟见肘，而3D打印技术的出现则提供了有效的技术补充。

3D打印手术辅助导板

根据影像学资料的肿瘤边界进行肿瘤切除，在实际的操作中有时会遇到切除范围不够或者切除范围过大的情况，这与肿瘤局部的正常解剖结构缺失、复杂解剖以及微小的肿瘤相关。利用3D打印的截骨导板可以更加准确地进行肿瘤边界的切除，降低肿瘤的复发率，同时尽可能多地保留自体健康的骨组织进行假体重建。Ma等报道了8例利用3D技术设计的导板辅助股骨远端骨肿瘤的切除，结果显示，术后2年随访时局部无肿瘤复发。Guenette报道了利用MRI可视的3D打印模型冷冻消融治疗C7椎弓根骨样骨瘤和L1椎板骨母细胞瘤，利用该技术可以经皮准确定位病变部位。在跟骨骨样骨瘤的病例中Ren使用了3D打印导板完整的切除了肿瘤。Helguero在尸体研究中证实了3D打印的截骨支具，与徒手技术比较，可以更加精确地进行肿瘤骨的切除。

3D生物打印

将培养的细胞、作为基质的生物材料、各种生长因子按照人体的自然结构或比例打印出来，体外培养后形成新的人体组织或者器官是3D生物打印的最终目标。目前3D生物打印研究主要集中在试验药物筛选、肿瘤模型、多孔支架等方面。天然生物材料包括纤维素、明胶、藻酸盐、壳聚糖以及人工合成的聚合物，要满足生物3D打印机的材料交联性、力学和温度适应、生物相容性和降解性等。Wang等研究了脂肪来源的干细胞复合3D打印的水凝胶支架在体外和体内的成骨性能，结果显示体外培养2周后检测到成骨相关的基因RUNX2、OCN表达，体内试验8周可观察到类骨质形成。3D打印技术安全性的短期随访研究中，已初步显示出良好的临床疗效，亟需制订出台相关标准、规范、准入制度等，以有利于其临床转化、推广。3D生物打印技术从理论上可以再生组织甚至是器官，尽管目前在皮肤、血管、肝脏等方面有所突破，但是构建一个具有移植条件及生物功能的打印器官，是一个长期努力的方向。

3D打印骨骼模型

利用3D打印的骨骼肿瘤模型，手术者可以更加清晰地、直观地观察肿瘤局部的解剖结构，肿瘤的范围及边界，以及与局部神经丛、血管束的毗邻关系，与邻近内脏器官的三维关联等。其次，在3D打印的骨骼模型上，可以进行手术模拟以反复论证并确认最佳手术方案。Wang等报道了利用3D打印技术重建脊柱复杂手术的术前树脂模型，利用该模型可以有效指导手术的进程以及内植物的准确置入，降低实际的手术时间和出血量。3D打印的骨肿瘤模型可以使医生和患者更加直观地进行术前沟通，包括具体手术方式以及术中可能遇到的困难、术后可能的并发症等，提高了整体治疗的依从性。此外，疾病的实体模型更加有利于医学生的医学教育，3D模型要比3D图像的教学效果更佳。

个体化3D打印金属植入物

个体化或惟一性是3D打印内植物和传统植入物的显著区别：通过计算机三维图像设计个体化的内植物长度、形状、钉孔排布、甚至是其高度复杂的三维立体结构，同时，在设计时可以加入医生的“思想”，比如有效支撑、瞬时力学稳定、骨整合达到远期稳定、恢复肢体原貌等诸多“奢侈”的梦想。Xu等报道了一个上颈椎C2尤文肉瘤切除术后使用3D打印C2假体重建的病例，术后随访显示打印假体和局部骨组织愈合满意，颈椎活动功能良好。Xiao等在对颈椎肿瘤进行整块切除(enbloc)的基础上，利用3D打印技术进行假体重建，临床疗效满意。

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文章来源：大健康派

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