盤點3D打印在醫療領域的應用
時間：2015-08-02 23:48 來源：南極熊 作者：中國3D打印網 閱讀：次
近期，中國3D打印網發現3D打印技術用于臨床醫療的案例頻頻曝出，于是筆者整理當前3D打印在醫療領域的應用，撰寫了這篇 “盤點3D打印在醫療領域的應用”的文章，或許這將是3D打印在醫療領域應用的最好文章，沒有之一。期待能夠給中國的醫生帶來一點啟發，給患者帶來新的希望，給有意愿從事醫療3D打印的網友一些參考。從目前的應用情況來看，3D打印與醫療的結合點主要包括：手術預演模型、骨骼替換、假肢制作、牙科、組織器官打印等。
手術預演模型
手術預演模型的制作一般是醫院先通過CT、MRI(核磁共振)等造影設備掃描患者的患處組織或骨骼，獲取DICOM格式二維數據并導入到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。筆者最早接觸到3D打印手術預演模型是大連優克多維和廣州醫科大學附屬第三醫院完成的患者胎盤植入子宮切除術，目前，手術預演的案例已經越來越多，這種3D打印技術方案主要用于高難度的手術，在術前進行演練可以使得大夫在真正手術時更準確，縮短手術時間，減少出血量。在預演這個過程中，年輕的大夫或者學生也可以方面直觀的學習和鍛煉。下面的案例是2015年7月江門市五邑中醫院骨科在五邑率先通過3D打印技術，打印出“骨盆骨折”患者的骨盆模型。
骨骼替換
對于需要切除骨骼的患者來講，這無疑是一個天大的好消息，如今通過3D打印機可以打印用于替換人體骨骼的鈦合金“骨骼”，北醫三院骨科主任劉忠軍是這一研究的牽頭人。據劉忠軍介紹，目前已研發了幾十種3D打印機打印出來的鈦合金人體“骨骼”，其中頸椎椎間融合器、頸椎人工椎體及人工髖關節3個產品已進入臨床觀察階段。與傳統的金屬骨骼相比，3D打印‘骨骼’不但尺寸非常精確，而且帶有可供骨頭長入的孔隙（打印出網狀結構），相鄰骨頭在生長的過程中會進入孔隙，使真骨與假骨之間牢固地結成一體，使患者的恢復期縮短。這項技術同樣要用到上面講的CT掃描，三維重建技術，再使用金屬3D打印機打印出鈦合金骨骼。
假肢制作
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，導致假肢的成本較高。而3D打印機的出現就是為了解決這些個性化制造的問題，2015年5月武漢協和醫院手外科病房，6歲的鑫鑫（化名）收到一份特殊的兒童節禮物——3D打印的假手。2年前，鑫鑫因車禍失去左手半個手掌和5根手指，生活布滿陰霾。今年4月底，武漢協和醫院聯系廠家，為他定制了國內首只3D打印的假手。這只假手的成本僅600元，卻讓小鑫鑫可以完成抓取物體、騎車等動作。這樣的塑料假肢，使用市面上幾千元的3D打印機就可以制作出來。
3D打印種植體是對傳統種植體的一大變革，傳統的種植牙手術過程是拔完牙，拿電鉆鉆個洞，然后將螺旋體擰進去。這樣做的弊端是鉆孔時會破壞好的骨頭，如果三顆牙齒比較近，鉆洞可能會把旁邊兩顆牙齒磨壞。另外一個關鍵問題是每個人的每顆牙都不一樣，牙根也都不一樣，市面上通用的螺紋型產品欠缺針對個體病例的個性化產品。而用3D打印技術，按照患者牙根的形狀，直接打印出一模一樣的種植體。這樣拔完牙，就直接放過去，不需要在牙槽骨上打洞，不會破壞病人的骨頭，達到即刻種植的效果。
手術預演模型
手術預演模型的制作一般是醫院先通過CT、MRI(核磁共振)等造影設備掃描患者的患處組織或骨骼，獲取DICOM格式二維數據并導入到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。筆者最早接觸到3D打印手術預演模型是大連優克多維和廣州醫科大學附屬第三醫院完成的患者胎盤植入子宮切除術，目前，手術預演的案例已經越來越多，這種3D打印技術方案主要用于高難度的手術，在術前進行演練可以使得大夫在真正手術時更準確，縮短手術時間，減少出血量。在預演這個過程中，年輕的大夫或者學生也可以方面直觀的學習和鍛煉。下面的案例是2015年7月江門市五邑中醫院骨科在五邑率先通過3D打印技術，打印出“骨盆骨折”患者的骨盆模型。
骨骼替換
對于需要切除骨骼的患者來講，這無疑是一個天大的好消息，如今通過3D打印機可以打印用于替換人體骨骼的鈦合金“骨骼”，北醫三院骨科主任劉忠軍是這一研究的牽頭人。據劉忠軍介紹，目前已研發了幾十種3D打印機打印出來的鈦合金人體“骨骼”，其中頸椎椎間融合器、頸椎人工椎體及人工髖關節3個產品已進入臨床觀察階段。與傳統的金屬骨骼相比，3D打印‘骨骼’不但尺寸非常精確，而且帶有可供骨頭長入的孔隙（打印出網狀結構），相鄰骨頭在生長的過程中會進入孔隙，使真骨與假骨之間牢固地結成一體，使患者的恢復期縮短。這項技術同樣要用到上面講的CT掃描，三維重建技術，再使用金屬3D打印機打印出鈦合金骨骼。
假肢制作
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，導致假肢的成本較高。而3D打印機的出現就是為了解決這些個性化制造的問題，2015年5月武漢協和醫院手外科病房，6歲的鑫鑫（化名）收到一份特殊的兒童節禮物——3D打印的假手。2年前，鑫鑫因車禍失去左手半個手掌和5根手指，生活布滿陰霾。今年4月底，武漢協和醫院聯系廠家，為他定制了國內首只3D打印的假手。這只假手的成本僅600元，卻讓小鑫鑫可以完成抓取物體、騎車等動作。這樣的塑料假肢，使用市面上幾千元的3D打印機就可以制作出來。
牙科應用
3D打印在牙科領域的應用一直是人們關注的熱點，目前分為幾個部分：3D打印金屬牙齒、隱形牙套、金屬種植體、導板等。3D打印技術在牙科中的應用一般也都需要結合掃描技術，例如口腔掃描儀、普通掃描儀甚至CT設備等。對于需要安裝假牙的客戶，首先需要對口腔進行掃描，根據掃描的數據結果設計需要打印的牙齒，然后使用金屬3D打印機打印牙齒，再在金屬假牙上烤瓷和染色，就可以進行最后一步安裝了。筆者曾在北京航星利華見過德國Concept laser 金屬打印機制作的鈦合金牙齒。
對于需要矯正牙齒的客戶，傳統的牙齒矯正使用金屬制成的托槽來引導牙齒移動，矯正過程非常痛苦，而且非常難看。“鋼牙妹”往往成為影視劇中被調侃的對象，也讓逐漸步入社會的大學生和白領們望而卻步。隱形牙套恰恰滿足了這些人的需求，通過3D技術制作很多副牙套，每一到兩個星期更換一副，逐步的實現牙齒矯正。值得注意的是，佩戴的隱形牙套并不是3D打印機直接打印的，而要經過熱壓成型等工藝，進入口腔的材料需要經過FDA等認證。
3D打印種植體是對傳統種植體的一大變革，傳統的種植牙手術過程是拔完牙，拿電鉆鉆個洞，然后將螺旋體擰進去。這樣做的弊端是鉆孔時會破壞好的骨頭，如果三顆牙齒比較近，鉆洞可能會把旁邊兩顆牙齒磨壞。另外一個關鍵問題是每個人的每顆牙都不一樣，牙根也都不一樣，市面上通用的螺紋型產品欠缺針對個體病例的個性化產品。而用3D打印技術，按照患者牙根的形狀，直接打印出一模一樣的種植體。這樣拔完牙，就直接放過去，不需要在牙槽骨上打洞，不會破壞病人的骨頭，達到即刻種植的效果。
在種植牙的過程中還需要用到另外一個東西，那就是手術導板。通過3D打印個性化定制的手術導板，醫生能在手術前將其放置在患者的牙床，精準標出手術過程所需的角度和深度，從而確保種植體的準確植入，同時可以省去由外包制作手術導板而產生的費用。
組織器官
3D打印器官組織想必是3D打印在醫療、生物領域的終極應用了，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。目前科學界和企業界對于生物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，據調查，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揮腎臟的功能，但一旦它們開始發功能，醫生們有望使用病人自己的細胞培育出能與身體其他部位完美匹配的器官。
3D打印技術與醫療的結合完美的發揮出3D打印的特點：個性化的定制與快速成型。我們不難發現，3D打印機在某種意義上講是一種工具，但當它與其他技術結合，再加上具體的應用領域就能發揮無限的價值和想象。現在 3D+醫療=？ 你心中或許已經有了答案了吧。
(責任編輯：admin)
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