蔣銘杰
(江蘇省梁豐高級中學(xué),江蘇 蘇州 215600)
淺析3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及前景展望
蔣銘杰
(江蘇省梁豐高級中學(xué),江蘇 蘇州 215600)
隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展,在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用也愈加的廣泛,其中尤其是體現(xiàn)在醫(yī)學(xué)模型、再生組織器官和醫(yī)療器械設(shè)備制造這三方面。3D打印技術(shù)在這三方面臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及發(fā)展前景也受到社會各界廣泛重視。基于此,在本文中,對3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及前景展望進行探析。
3D打印技術(shù);臨床醫(yī)學(xué);應(yīng)用及前景;探析
3D打印技術(shù)最早出現(xiàn)在上世紀制造領(lǐng)域中,這項技術(shù)也是增材制造的主要實現(xiàn)形式,在現(xiàn)代已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、航天、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域中,并且具有很好的效果。其中尤其是2013年英國醫(yī)學(xué)雜志報道的“3D打印技術(shù)可以降解人造氣管植入”,也標志著3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中發(fā)揮重要應(yīng)用作用[1]。
3D打印技術(shù)又被稱之為增量制造技術(shù),對這項技術(shù)進行應(yīng)用的主要是通過特定設(shè)備,運用液態(tài)粉末或者是其他固定材料實現(xiàn)打印的產(chǎn)品[1-2]。3D打印技術(shù)在現(xiàn)實中實現(xiàn)應(yīng)用的前提就是需要三維數(shù)據(jù),因此也可以說3D打印技術(shù)的實現(xiàn)是建立在三維數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。而三維數(shù)據(jù)可以通過三維掃描儀、CAD模型等獲取,最后以STL文件格式表達。
3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中進行應(yīng)用,當前已經(jīng)廣泛在外科、骨科等專業(yè)中進行應(yīng)用,并且借助于這項技術(shù)也已經(jīng)成功打印出頭顱、骨骼、心臟等組織器官等模型[2]。通過這些具象化、可視化的模型可以幫助醫(yī)生更好的了解和剖析人體組織器官,也能夠提高醫(yī)生個性化診斷和治療水平。在3D技術(shù)打印出的模型,可以清晰的顯示出各個器官內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其細節(jié),這對于臨床教學(xué)、手術(shù)模擬、優(yōu)化手術(shù)方案等具有十分重要的作用。3D打印技術(shù)首次應(yīng)用于中山醫(yī)院導(dǎo)管主動脈瓣置換手術(shù)中,并且成功的為患者實施了手術(shù)導(dǎo)航和規(guī)劃。在這項醫(yī)學(xué)案例中,透過3D打印技術(shù)將患者影響數(shù)據(jù)成功的轉(zhuǎn)化成為心臟模型,并且給予醫(yī)生更多的數(shù)據(jù)信息,為手術(shù)安全和成功奠定基礎(chǔ)。除此之外,3D打印技術(shù)應(yīng)用到骨科、外科等專業(yè)領(lǐng)域,也能夠為復(fù)雜創(chuàng)傷、關(guān)節(jié)外科手術(shù)等制定導(dǎo)航模板,優(yōu)化手術(shù)方案,提高治療效果。這些也都說明了3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用前景,也為醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展注入源源不斷的活力。
長久以來,在臨床醫(yī)學(xué)中人體組織器官移植一直都是一項難題,在一定程度上也制約著醫(yī)療行業(yè)發(fā)展,也有很多患者因為無法有效進行器官移植而喪失了生命。而將3D打印技術(shù)應(yīng)用到人體組織器官移植中已經(jīng)成為可能。在3D生物打印技術(shù)中,以含有活體細胞的生物墨水作為材料,打印細胞組織架構(gòu),并且按照成型技術(shù)進一步構(gòu)造,使之成為擁有立體結(jié)構(gòu)的細胞組織架構(gòu),最后就能夠得到人工器官。在德國就有研究人員利用這項技術(shù)成功制作出血管,并且還可以生長出類似于肌肉的組織,這項研究成果也證明了進行人體試驗和測試的應(yīng)用可能[2-3]。與此同時,3D打印技術(shù)應(yīng)用于器官移植制造方面,也擁有極大的空間,我國現(xiàn)目前臨床器官移植中應(yīng)用最為廣泛的還是器官捐贈,但是運用這一方式就得面臨器官排斥、免疫等風(fēng)險,并且這些方式也面臨著極高的失敗率。在現(xiàn)目前已經(jīng)有研究者成功的利用3D打印技術(shù)成功打印出耳朵、肝臟、微型腎臟等器官,這些成功案例都彰顯著未來器官移植難題將得到解決。
將3D打印技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療器械制造中具有其他技術(shù)所無法比擬的優(yōu)勢,其不僅可以提高醫(yī)療器械使用精確性,還能夠提高醫(yī)療器械使用靈活性。同時,運用3D打印技術(shù)所制造的醫(yī)療器械還能夠簡化產(chǎn)品制造程序,減短研制時間,進而減低制造成本,提高醫(yī)療器械生產(chǎn)制造效率。如:運用傳統(tǒng)技術(shù)制造一顆牙齒需要花費3天時間,但是運用3D打印技術(shù)只需要3分鐘時間就可以完成。又如:利用3D打印技術(shù)制造助聽器,可以將制作流程縮減為掃描、建模和打印這三個部分,而助聽器、矯正器等醫(yī)療器械在當前臨床醫(yī)學(xué)中也已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。
在現(xiàn)目前,3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)上還沒有得到充分的應(yīng)用,其主要原因是受到打印材料的限制,應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)的3D打印材料由于其材質(zhì)單一特性,導(dǎo)致發(fā)展緩慢。如:運用金屬粉末打印出的假體,在生物力學(xué)性能山與傳統(tǒng)工藝制作的假體還存在很大的差距,同時也無法展示出人體組織器官的復(fù)雜性和多樣性。
在本文中,對3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及前景展望進行分析和探討,主要是通過3D打印技術(shù)概述展開,對3D打印技術(shù)的內(nèi)涵進行分析。其次是從3D打印技術(shù)在醫(yī)療模型設(shè)計、再生組織器官和醫(yī)療器械制造這三方面應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展前景進行具體的分析。相信隨著我國社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,3D打印材料質(zhì)量也會不斷的提升,并且如石墨烯、納米等新興材料發(fā)展,也會推動3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中應(yīng)用更上一層樓,在臨床醫(yī)學(xué)中進行應(yīng)用也會更加普遍化、精確化。
[1] 劉中正,梁 巖,韓 濤,等.3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].解放軍醫(yī)藥雜志,2016,28(11):6-9.
[2] 李東陽,郝萱語.3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進展[J].山東醫(yī)藥,2015,(9):100-102.
[3] 李振化,王桂華.3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用研究進展[J].實用醫(yī)學(xué)雜志,2015,(7):1203-1205.
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ISSN.2095-8242.2017.069.13654.01
本文編輯:吳 衛(wèi)