摘要：現(xiàn)代科技的快速進步，涌現(xiàn)出越來越多的先進醫(yī)療技術，作為典型增材制造技術3D打印是其中最耀眼的一種。3D打印技術起源機械設計制造技術，伴隨著機械產(chǎn)品逆向工程快速發(fā)展；基于三坐標掃描的逆向工程可無紙化完成機械產(chǎn)品的抄數(shù)，進而通過三維建模軟件設計出被測量產(chǎn)品一樣的數(shù)字化模型，導入3D打印機可實現(xiàn)產(chǎn)品重建。3D打印的越性使得其不再局限于汽車、航空、機械方面，已經(jīng)廣泛的應用的醫(yī)療的多個方面。本文將從以下幾方面對3D打印技術在醫(yī)學的應用進行闡述。

關鍵詞：3D打??；快速成型；醫(yī)學生物；應用

13D打印技術介紹

3D打?。═hreeDimensionalPrinting簡稱3DP[1]）技術又稱逐層堆積的增材制造技術，是快速成型（RapidPrototyping）的一種。3D打印以STL格式的數(shù)字模型文件為基礎，通過粘結(jié)、燒結(jié)、固化、堆積等技術把樹脂、石蠟、塑料、金屬粉末等材料逐層打印的方式造出所需物體模型，與傳統(tǒng)的CNC減材加工方式相比3DP打印無實體模型的制造更節(jié)省材料、快速、精確、環(huán)保；3DP可基于差異化的需求實現(xiàn)多批次、小批量的生產(chǎn)。近些年隨著職業(yè)教育的快速發(fā)展，積累了大量可從事數(shù)字化設計與制造技術的三維數(shù)字建模人才；逆向工程建模軟件的簡易化智能化漢化，新材料新工藝的快速發(fā)展，都為3D打印技術的應用打下了可行基礎。在3D打印技術的浪潮下，越來越多的醫(yī)院口腔科、骨科采用了3D打印技術作為醫(yī)療技術的補充。

23D打印在醫(yī)學生物行業(yè)中的應用

近年3D打印技術在醫(yī)藥生物行業(yè)呈爆發(fā)式增長，2017醫(yī)用3D打印在其各行業(yè)應用中所占市場份額達到高12.8%，有機構預測到2020年3D打印在醫(yī)療方面可創(chuàng)造21.3億美元生產(chǎn)值?；诓町惢枨蟮?D打印技術能完整的解決醫(yī)學生物行業(yè)的各種問題，其具體應用主要有以下幾個方面。

2.13D打印在手術規(guī)劃與風險評估中的應用

復雜而難度高的手術通常需要在術前進行風險評估，評出手術的成功率和意外情況的應對措施。3D打印技術大規(guī)模應用醫(yī)學手術風險評估之前，主要依靠醫(yī)生高超的技術和豐富的手術經(jīng)驗，但仍然受限于病種、患者其狀況、醫(yī)生手術水平的高低與經(jīng)驗的深淺，即使有了CT、MRI等醫(yī)學設備的輔助也難以獲得非常精確的手術規(guī)劃，大大增加了手術的不確定性。通過3D打印技術，醫(yī)生可以根據(jù)不同的病況將手術需要的相關輔助設備先行打印出來以便手術專家們討論或確定最佳進刀（針）點，這樣不僅增加手術的精確度，也大大提高了手術的成功率。

2.23D打印在手術輔助工具和植入物中的應用

手術輔助工具是做手術時輔助醫(yī)生術前術中確定最佳的進針、落刀點的輔助手術工具。目前，醫(yī)學領域在脊柱椎弓根導航板、兒童先天性骨移植導航板、骨關節(jié)導航板以及口牙齒輔助矯形設備等區(qū)域應用比較成熟。2016，由蚌埠醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院牛國旗教授領銜的骨科3D打印團隊已經(jīng)成功實施多起基于3D打印脊椎導航的手術。[2]

植入物（implantablemedicaldevices）分為根據(jù)患者醫(yī)學需要主動放置體腔內(nèi)和手術意外落入體腔中的外來物，我國定義植入物為留存體內(nèi)時間超過30天。3D打印應用于骨科植入物之前，通常的做法是根據(jù)患者的需要采用數(shù)控加工或者鑄造等材料成型的方法制造出出植入物，植入物的生產(chǎn)周期長、能源消耗大、浪費材料且不環(huán)保。高昂的植入物器材費和相應的輔助醫(yī)療費用使得很多患者難以負擔，本應普惠的醫(yī)療變成社會奢侈品，加劇了醫(yī)患之間緊張的關系，甚至會給社會帶來不和諧。

2.33D打印在口腔醫(yī)學中的應用

基于逆向工程（ReverseEngineering簡稱RE）的三維數(shù)字化牙齒模型設計已經(jīng)應用于牙齒重建，牙齒矯形輔助設備的設計并取得了巨大的成功。RE技術在口腔科的應用得到越來越多的醫(yī)生青睞，在行業(yè)范圍內(nèi)也形成了廣泛的共識，是口腔科醫(yī)技快速發(fā)展的下一個風口。采用RE技術固然可以快速精確化的完成牙齒模型設計，但是仍然需要牙科技師根據(jù)數(shù)字模型動手制作實際的牙齒模型，而3D打印技術的介入之后徹底解決了這問題。通過3D打印技術牙科醫(yī)生在不需要牙科技師的條件下直接將牙齒的三維數(shù)字化模型打印出來用于牙齒醫(yī)療，而RE技術和3D打印技術的結(jié)合更是給口腔科醫(yī)生增添了神乎其技的技術，使得牙齒重建、義齒制作、牙冠制作、矯形設備的制造越來越簡單化，大大提高了醫(yī)療效率，具有很強的的社會效益。不管是CT、MR、逆向造型技術、還是3D打印，最終的目的可以把醫(yī)生從不相關的牙齒模型制作、矯正義齒設計等工作中解放出來，以提供更加精確的診斷和細致周到的醫(yī)療服務。

2.43D打印在康復醫(yī)療中應用

隨著人們的物質(zhì)水平越來越高，對于個性化醫(yī)療的需求也越來越高，3D打印技術可根據(jù)人們不同的需求，提供個性化的產(chǎn)品定制。3D打印在義肢、假肢、輔助行走器、助聽器等模型制作上具有制作時間快、制作成本低、環(huán)保無害化等天然優(yōu)勢，并且可根據(jù)不同的要求采用不同的材料進行打印；此外，3D打印還可應用在各種各類醫(yī)療器械制造上。

2.53D打印在醫(yī)學生物上的應用

3D打印技術的突飛猛進，日本人利用3D打印技術成功的打印出管狀導血管、俄羅斯人打印了甲狀腺、美國Organovo公司打印出了肝臟、美國西北大學成功打印出白鼠卵巢、澳大利亞Wollongong打印出人類誘導多能干細胞，[3]3D打印給人類生物醫(yī)學提供了無限的應用可能和想象空間，使人類更加接近上帝的同時可能也會帶來倫理的挑戰(zhàn)。

2.63D打印在制藥中的應用

相較現(xiàn)有的藥物壓片方法，3D打印技術制作的藥物緩釋設備具有無法比擬的優(yōu)勢。3D打印不但能實現(xiàn)多種藥材的精準成形和制藥時的局部微細控制，制成的藥具還有復雜的內(nèi)部結(jié)構可達到預期的藥物釋放。利用3D打印粘結(jié)成形技術，可以實現(xiàn)粉末材料的特定粘結(jié)成形，制作出的藥物具有醫(yī)學中常需要的復雜型腔的多孔結(jié)構。

3結(jié)論

3D打印產(chǎn)品差異化、定制化特有屬性，避免了傳統(tǒng)產(chǎn)品制造的復雜工序，簡化了生產(chǎn)流程，極大的提高了生產(chǎn)效率。3D打印在醫(yī)學過快的發(fā)展的同時缺少與之相應的醫(yī)療行業(yè)技術標準和相關國家政策支持，有些醫(yī)療領域還存在法律、倫理風險不具備普遍化應用機制。

參考文獻：

[1]姜杰，等.3D打印技術在醫(yī)學領域的應用與展望[J].機械設計與制造工程，2014，43（11）：5.

[2]牛國旗，等.個體化3D打印導向模板輔助上頸椎椎弓根螺釘置入的實驗研究[J].中華解剖與臨床雜志，2017（5）：366.

[3]王博.淺談3D打印技術的發(fā)展與應用[J].機電技術，2014，（05）：160.

基金項目：安徽電子信息職業(yè)技術學院教科研項目（ADZX1518）；安徽電子信息職業(yè)技術學院教科研項目（ADZX1612）

作者簡介：秦飛（1986），男，本科，助理工程師，研究方向：機電一體化。