3D打印應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

時(shí)間：2023-06-18作者：長(zhǎng)春市仁智優(yōu)創(chuàng)科技有限公司瀏覽：25

3D打印肝臟模型
日本筑波大學(xué)和大日本印刷公司組成的科研團(tuán)隊(duì)2015年7月8日宣布，已研發(fā)出用3D打印機(jī)低價(jià)制作可以看清血管等內(nèi)部結(jié)構(gòu)的肝臟立體模型的方法。據(jù)稱(chēng)，該方法如果投入應(yīng)用就可以為每位患者制作模型，有助于術(shù)前確認(rèn)手術(shù)順序以及向患者說(shuō)明**方法。
這種模型是根據(jù)CT等醫(yī)療檢查獲得患者數(shù)據(jù)用3D打印機(jī)制作的。模型按照表面外側(cè)線條呈現(xiàn)肝臟整體形狀，詳細(xì)地再現(xiàn)其內(nèi)部的血管和**。
由于肝臟模型內(nèi)部基本是空洞，重要血管等的位置一目了然。據(jù)稱(chēng)，制作模型需要少量?jī)r(jià)格不菲的樹(shù)脂材料，使原本約30萬(wàn)至40萬(wàn)日元(約合人民幣1.5萬(wàn)至2萬(wàn)元)的制作費(fèi)降到原先的三分之一以下。
利用3D打印技術(shù)制作的內(nèi)臟器官模型主要用于研究，由于價(jià)格高昂，在臨床上沒(méi)有得到普及。科研團(tuán)隊(duì)表示，他們一方面爭(zhēng)取到2016年度實(shí)現(xiàn)肝臟模型的實(shí)際應(yīng)用，另一方面將推進(jìn)對(duì)胰臟等器官模型制作技術(shù)的研發(fā)
3D打印頭蓋骨
2014年8月28日，46歲的周至農(nóng)民胡師傅在自家蓋房子時(shí)，從3層樓墜落后砸到一堆木頭上，左腦蓋被撞碎，在當(dāng)?shù)蒯t(yī)院手術(shù)后，胡師傅雖然性命無(wú)損，但左腦蓋凹陷，在別人眼里成了個(gè)“半頭人”。
除了面容異于常人，事故還傷了胡師傅的視力和語(yǔ)言功能。醫(yī)生為幫其恢復(fù)形象，采用3D打印技術(shù)輔助設(shè)計(jì)缺損顱骨外形，設(shè)計(jì)了鈦金屬網(wǎng)重建缺損顱眶骨，制作出缺損的左“腦蓋”，較終實(shí)現(xiàn)左右對(duì)稱(chēng)。
醫(yī)生稱(chēng)手術(shù)約需5至10小時(shí)，除了用鈦網(wǎng)支撐起左邊腦蓋外，還需要從腿部取肌肉進(jìn)行填補(bǔ)。手術(shù)后，胡師傅的容貌將恢復(fù)，至于語(yǔ)言功能還得術(shù)后看恢復(fù)情況。
3D打印脊椎植入人體
2014年8月，北京大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成功地為一名12歲男孩植入了3D打印脊椎，這屬**首例。據(jù)了解，這位小男孩的脊椎在一次足球受傷之后長(zhǎng)出了一顆惡性**，醫(yī)生不得不選擇移除掉**所在的脊椎。不過(guò)，這次的手術(shù)比較特殊的是，醫(yī)生并未采用傳統(tǒng)的脊椎移植手術(shù)，而是嘗試**的3D打印技術(shù)。

研究人員表示，這種植入物可以跟現(xiàn)有骨骼非常好地結(jié)合起來(lái)，而且還能縮短病人的康復(fù)時(shí)間。由于植入的3D脊椎可以很好地跟周?chē)墓趋澜Y(jié)合在一起，所以它并不需要太多的“錨定”。此外，研究人員還在上面設(shè)立了微孔洞，它能幫助骨骼在合金之間生長(zhǎng)，換言之，植入進(jìn)去的3D打印脊椎將跟原脊柱牢牢地生長(zhǎng)在一起，這也意味著未來(lái)不會(huì)發(fā)生松動(dòng)的情況。
3D打印手掌**殘疾
2014年10月，醫(yī)生和科學(xué)家們使用3D打印技術(shù)為英國(guó)蘇格蘭一名5歲女童裝上手掌。
這名女童名為海莉·弗雷澤，出生時(shí)左臂就有殘疾，沒(méi)有手掌，只有手腕。在醫(yī)生和科學(xué)家的合作下，為她設(shè)計(jì)了**假肢并成功安裝。
3D打印心臟救活2周大先心病嬰兒
2014年10月13日，紐約長(zhǎng)老會(huì)醫(yī)院的埃米爾·巴查博士(Dr.Emile Bacha)醫(yī)生就講述了他使用3D打印的心臟救活一名2周大嬰兒的故事。這名嬰兒患有先天性心臟缺陷，它會(huì)在心臟內(nèi)部制造“大量的洞”。在過(guò)去，這種類(lèi)型的手術(shù)需要停掉心臟，將其打開(kāi)并進(jìn)行觀察，然后在很短的時(shí)間內(nèi)來(lái)決定接下來(lái)應(yīng)該做什么。
但有了3D打印技術(shù)之后，巴查醫(yī)生就可以在手術(shù)之前制作出心臟的模型，從而使他的團(tuán)隊(duì)可以對(duì)其進(jìn)行檢查，然后決定在手術(shù)當(dāng)中到底應(yīng)該做什么。這名嬰兒原本需要進(jìn)行3-4次手術(shù)，而現(xiàn)在一次就夠了，這名原本被認(rèn)為壽命有限的嬰兒可以過(guò)上正常的生活。
巴查醫(yī)生說(shuō)，他使用了嬰兒的MRI數(shù)據(jù)和3D打印技術(shù)制作了這個(gè)心臟模型。整個(gè)制作過(guò)程共花費(fèi)了數(shù)千美元，不過(guò)他預(yù)計(jì)制作價(jià)格會(huì)在未來(lái)降低。
3D打印技術(shù)能夠讓醫(yī)生提前練習(xí)，從而減少病人在手術(shù)臺(tái)上的時(shí)間。3D模型有助于減少手術(shù)步驟，使手術(shù)變得較為安全。
2015年1月，在邁阿密兒童醫(yī)院，有一位患有“完全型肺靜脈畸形引流(TAPVC)”的4歲女孩Adanelie Gonzalez，由于疾病她的呼吸困難*系統(tǒng)薄弱，如果不實(shí)施矯正手術(shù)僅能存活數(shù)周甚至數(shù)日。
心血管外科醫(yī)生借助3D心臟模型的幫助，通過(guò)對(duì)小女孩心臟的完全復(fù)制3D模型，成功地制定出了一個(gè)復(fù)雜的矯正手術(shù)方案。較終根據(jù)方案，成功地為小女孩實(shí)施了*手術(shù)，現(xiàn)在小女孩的血液恢復(fù)正常流動(dòng)，身體在**中逐漸恢復(fù)正常。
3D打印制藥
2015年8月5日，**由Aprecia制藥公司采用3D打印技術(shù)制備的SPRITAM（左乙拉西坦，levetiracetam）速溶片得到美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）上市批準(zhǔn)，并將于2016年正式售賣(mài)。這意味著3D打印技術(shù)繼打印人體器官后進(jìn)一步向制藥領(lǐng)域邁進(jìn)，對(duì)未來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)性制藥、針對(duì)性制藥有重大的意義。該款獲批上市的“左乙拉西坦速溶片”采用了Aprecia公司自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ZipDose3D打印技術(shù)。
通過(guò)3D打印制藥生產(chǎn)出來(lái)的藥片內(nèi)部具有豐富的孔洞，具有較高的內(nèi)表面積，故能在短時(shí)間內(nèi)迅速被少量的水融化。這樣的特性給某些具有吞咽性障礙的患者帶來(lái)了福音。
這種設(shè)想主要針對(duì)病人對(duì)藥品數(shù)量的需求問(wèn)題，可以有效地減少由于藥品庫(kù)存而引發(fā)的一系列藥品發(fā)潮變質(zhì)、過(guò)期等問(wèn)題。事實(shí)上，3D打印制藥較重要的突破是它能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)為病人量身定做藥品的夢(mèng)想。
2021年10月，南京三迭紀(jì)醫(yī)藥科技有限公司開(kāi)啟2.0時(shí)代開(kāi)放戰(zhàn)略的同時(shí)，其一個(gè)3D打印藥物產(chǎn)品T19獲得了美國(guó)食品和藥物管理局的新藥臨床試驗(yàn)批準(zhǔn)，并通過(guò)2類(lèi)改良型新藥途徑向中國(guó)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局進(jìn)行申報(bào)。
3D打印胸腔
較近科學(xué)家們?yōu)閭鹘y(tǒng)的3D打印身體部件增添了一種鈦制的胸骨和胸腔—3D打印胸腔。

這些3D打印部件的幸運(yùn)接受者是一位54歲的西班牙人，他患有一種胸壁肉瘤，這種**形成于骨骼、軟組織和軟骨當(dāng)中。醫(yī)生不得不切除病人的胸骨和部分肋骨，以此阻止癌細(xì)胞擴(kuò)散。
這些切除的部位需要找到替代品，在正常情況下所使用的金屬盤(pán)會(huì)隨著時(shí)間變得不牢固，并容易引發(fā)并發(fā)癥。澳大利亞的CSIRO公司創(chuàng)造了一種鈦制的胸骨和肋骨，與患者的幾何學(xué)結(jié)構(gòu)完全吻合。
CSIRO公司根據(jù)病人的CT掃描設(shè)計(jì)并制造所需的身體部件。工作人員會(huì)借助CAD軟件設(shè)計(jì)身體部分，輸入到3D打印機(jī)中。手術(shù)完成兩周后，病人就被允許離開(kāi)醫(yī)院了，而且一切狀況良好。
3D血管打印機(jī)
2015年10月，我國(guó)863計(jì)劃3D打印血管項(xiàng)目**重大突破，世界**的3D生物血管打印機(jī)由四川藍(lán)光英諾生物科技股份有限公司成功研制問(wèn)世。
該款血管打印機(jī)性能**，僅僅2分鐘便打出10厘米長(zhǎng)的血管。不同于市面上現(xiàn)有的3D生物打印機(jī)，3D生物血管打印機(jī)可以打印出血管*有的中空結(jié)構(gòu)、多層不同種類(lèi)細(xì)胞，這是世界**。

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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 什么是3D打印

  3D打印是一種快速成型技術(shù)，也稱(chēng)為增材制造技術(shù)。它是一種通過(guò)逐層堆疊材料來(lái)制造三維實(shí)體物體的過(guò)程。3D打印技術(shù)可以將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型，使得設(shè)計(jì)師和制造商能夠較快速、較便捷地制造出產(chǎn)品原型和零部件。3D打印的工作原理是將數(shù)字模型分解成一系列薄層，然后通過(guò)3D打印機(jī)逐層堆疊材料，直到形成一個(gè)完整的三維實(shí)體。3D打印機(jī)使用的材料包括塑料、金屬、陶瓷、紙張等，不同的材料可以用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。3D打

• 3D打印的打印過(guò)程

  三維設(shè)計(jì)三維打印的設(shè)計(jì)過(guò)程是：先通過(guò)計(jì)算機(jī)建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個(gè)STL文件使用三角面來(lái)近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過(guò)掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器，其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。切片處理打印機(jī)通過(guò)讀取文件中的橫

• 3D打印發(fā)展方向

  標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的制定機(jī)構(gòu)當(dāng)一間實(shí)驗(yàn)室作出了圖紙，需要拿出來(lái)共享時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)有太多的格式和標(biāo)準(zhǔn)了，因此，3D 打印原型機(jī)這個(gè)領(lǐng)域看起來(lái)像是野蠻生長(zhǎng)，毫無(wú)標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)源的設(shè)計(jì)、配置和軟件當(dāng)有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)后，3D 打印行業(yè)將會(huì)迎來(lái)開(kāi)源?，F(xiàn)在，太多的團(tuán)隊(duì)注重提高自己的3D 打印水平，在自我的閉環(huán)中發(fā)展。實(shí)際上，行業(yè)需要設(shè)備和軟件的開(kāi)源，在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下產(chǎn)生更多有用、高效、開(kāi)放的創(chuàng)新。原型機(jī)實(shí)驗(yàn)室原型機(jī)打印并不受到重視

• 3D打印技術(shù)的原理是什么？

  3D打印技術(shù)是一種快速制造技術(shù)，它通過(guò)將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為物理對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了快速、精確、定制化的生產(chǎn)。其原理主要包括以下幾個(gè)方面：數(shù)字建模：首先需要使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（CAD）或三維掃描儀等設(shè)備，將物體的三維形狀轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型。切片處理：將數(shù)字模型分解為多個(gè)薄片，每個(gè)薄片的厚度通常為幾十微米至幾毫米不等。打印材料：根據(jù)所需物體的材料特性，選擇相應(yīng)的打印材料，如塑料、金屬、陶瓷等。打印過(guò)程：將打印材料