生物制造技術(shù)及發(fā)展

連 芩，劉亞雄，賀健康，王 玲，靳忠民，李滌塵，盧秉恒

（1.西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，西安 710049；2.西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710049）

1 前言

隨著人類生命的延長(zhǎng)和對(duì)生活健康品質(zhì)的個(gè)性化需求，制造業(yè)正在從以滿足人類對(duì)交通和能源的需求向滿足人類對(duì)生命健康的需求拓展，人工關(guān)節(jié)、人工肝臟等的成功正是其中的典型代表[1]。但是不可否認(rèn)，人工關(guān)節(jié)等產(chǎn)品仍然存在著不可解決的缺陷，人類期待著制造出人造組織甚至人造器官，用以替換受損組織或器官[2]。本文通過(guò)介紹西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院及國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在快速成型技術(shù)的支持下，與醫(yī)學(xué)、材料和生物學(xué)等學(xué)科專家密切合作，研究定制化人工假體、活性人工骨和關(guān)節(jié)以及組織工程化肝臟的工作進(jìn)展，探索其中的問(wèn)題與發(fā)展前景。

2 定制化人工假體

人體骨骼是維持人類身體結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，一旦發(fā)生大面積的缺失，例如由于腫瘤或車禍等造成的截肢或顏面部的缺陷等，如果沒(méi)有相應(yīng)的骨骼替代物進(jìn)行補(bǔ)充修復(fù)，會(huì)造成畸形甚至殘疾。由于骨與關(guān)節(jié)的外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是關(guān)節(jié)連接如同零部件的裝配，需要結(jié)合件的結(jié)構(gòu)相配，以實(shí)現(xiàn)身體或面部外形及骨骼生理功能。盡管人工關(guān)節(jié)等產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于關(guān)節(jié)的功能重建，但仍不能滿足顱頜面修復(fù)、脊柱病變、青少年保肢手術(shù)等更為特殊的形體恢復(fù)和功能需求的骨重建要求。為此，筆者針對(duì)骨缺損的宏觀結(jié)構(gòu)修復(fù)，利用西安交通大學(xué)光固化快速成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，建立了以CT圖像為數(shù)據(jù)源的三維設(shè)計(jì)方法及基于快速成型（RP）技術(shù)的制造系統(tǒng)。提出了骨骼替代物的結(jié)構(gòu)重建方法，即以三維反求技術(shù)和人體骨骼解剖生理學(xué)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的個(gè)性化骨骼替代物的設(shè)計(jì)體系[3]。該設(shè)計(jì)體系以患者的CT圖片為數(shù)據(jù)源，采用“CT圖像/點(diǎn)云/曲面/實(shí)體模型”的設(shè)計(jì)流程，應(yīng)用Mimics、Geomagic、UG、Ansys等商用軟件，提高骨替代物的設(shè)計(jì)精度和設(shè)計(jì)效率。利用快速原型結(jié)合快速模具技術(shù)和精密鈦鑄造技術(shù)實(shí)現(xiàn)鈦框架和鈦體的成型，實(shí)現(xiàn)了快速定制化制造，有效地解決了缺損骨的宏觀結(jié)構(gòu)匹配與修復(fù)。

2.1 顏面部骨骼替代物

在顏面部骨骼替代物的設(shè)計(jì)中，除了顏面部容貌和形態(tài)的修復(fù)（見(jiàn)圖1），甚至可以通過(guò)下頜部義齒種植樁的預(yù)定設(shè)計(jì)，為病人咀嚼、言語(yǔ)等功能提供更大的功能修復(fù)[3～6]。為了完成骨骼替代物的外形和結(jié)構(gòu)的適配性設(shè)計(jì)，應(yīng)用人體骨骼的對(duì)稱性，或利用面部骨骼解剖生理學(xué)特性或數(shù)學(xué)性質(zhì)對(duì)骨骼缺失或畸形的案例進(jìn)行骨骼結(jié)構(gòu)重建，將反求技術(shù)與醫(yī)生手工制作相結(jié)合應(yīng)用于顱頜面畸形等缺少可用數(shù)據(jù)源的案例。

圖1 純鈦顏面部定制化植入假體Fig.1 Customized maxillary Ti-prosthesis fit together the maxillofacial resin component

由于鈦材料的剛性過(guò)大，植入骨骼缺失部位會(huì)使周圍的骨骼受力環(huán)境變差，即發(fā)生應(yīng)力屏蔽現(xiàn)象，導(dǎo)致術(shù)后發(fā)生部分患者的骨骼被逐漸吸收，骨重建失敗。區(qū)別于材料學(xué)上通過(guò)改良材料的方法，筆者著重從工程結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上來(lái)解決鈦假體與填充骨的匹配問(wèn)題。為了降低鈦假體過(guò)大的剛性，使鈦下頜實(shí)現(xiàn)真正意義上的生物功能性修復(fù)，利用有限元分析技術(shù)和醫(yī)學(xué)上骨應(yīng)力重建理論，分析正常骨骼的生物力學(xué)性能，尋找可改善骨生長(zhǎng)環(huán)境的柔性結(jié)構(gòu)骨骼替代物的設(shè)計(jì)方法。在傳統(tǒng)鈦下頜修復(fù)體的基礎(chǔ)上，對(duì)下頜骨替代物進(jìn)行柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析獲得不同缺損類型修復(fù)體的最佳結(jié)構(gòu)和尺寸。結(jié)果表明，柔性優(yōu)化結(jié)構(gòu)可以更有效地傳遞應(yīng)力，改善填充骨的應(yīng)變分布，更利于填充骨的生長(zhǎng)[7]。目前已經(jīng)提出精鑄和壓鑄兩種設(shè)計(jì)與制造個(gè)性化骨骼替代物的方法[8，9]。研究成果目前已被應(yīng)用于臨床手術(shù)，已完成顏面部、下頜體等骨缺損、髁突缺失、小頦畸形、額鼻骨凹陷性畸形等80多例臨床案例，并獲得2011年教育部科技發(fā)明一等獎(jiǎng)。

2.2 髖膝關(guān)節(jié)

隨著關(guān)節(jié)病患者的日益增多，人工關(guān)節(jié)的需求量也在不斷增加，延長(zhǎng)人工關(guān)節(jié)的使用壽命是人工關(guān)節(jié)研究的目標(biāo)和難題。在人工髖關(guān)節(jié)的研究中，將髖臼/股骨頭及股骨柄孤立研究，并在研究手段上以靜態(tài)分析為主，較少涉及動(dòng)態(tài)分析和疲勞分析。筆者利用中國(guó)人髖關(guān)節(jié)生物力學(xué)特征，設(shè)計(jì)出符合大多數(shù)人體解剖結(jié)構(gòu)和生理功能的股骨柄和髖臼假體，又建立起人工髖關(guān)節(jié)耦合系統(tǒng)模型，通過(guò)分析該系統(tǒng)在靜、動(dòng)態(tài)條件下的生物力學(xué)效應(yīng)，結(jié)合影像測(cè)量等實(shí)驗(yàn)研究，研究人工髖關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[10]。

目前，全膝關(guān)節(jié)假體不能解決特殊患者的功能需要和青少年患者的骨生長(zhǎng)需求。針對(duì)股骨遠(yuǎn)端骨缺損的半膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，提出了以“Mimics&Image Manager/Surfacer/UG”等商業(yè)反求與CAD軟件為工具構(gòu)建定制化人工關(guān)節(jié)快速設(shè)計(jì)的方法。不僅提高制作精度，縮短制造周期，還能快速設(shè)計(jì)并完成手術(shù)過(guò)程的輔助定位裝置，實(shí)現(xiàn)人工關(guān)節(jié)植入的精確定位。鈦合金人工關(guān)節(jié)應(yīng)用于青少年骨腫瘤患者的臨床案例中，顯示出人工關(guān)節(jié)植入患膝后位置準(zhǔn)確，與對(duì)側(cè)脛骨關(guān)節(jié)面的配合良好；術(shù)后隨訪18個(gè)月，患者對(duì)膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)表示滿意[11]。而對(duì)于臨床上半關(guān)節(jié)磨損嚴(yán)重的情況，進(jìn)一步提出了“雙滑動(dòng)”半膝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)思想，即膝關(guān)節(jié)屈曲角度小于雙動(dòng)角時(shí)，假體內(nèi)部結(jié)構(gòu)完成屈曲運(yùn)動(dòng)，假體關(guān)節(jié)面相對(duì)脛骨平臺(tái)靜止；屈曲角度超過(guò)雙動(dòng)角時(shí)，關(guān)節(jié)面開(kāi)始相對(duì)于脛骨平臺(tái)運(yùn)動(dòng)[12]。目前已經(jīng)完成的附麗型定制化雙動(dòng)半膝關(guān)節(jié)已經(jīng)應(yīng)用于臨床（見(jiàn)圖2）。通過(guò)增加髕骨滑道、大范圍定制化股骨髁部、自鎖式軸套系統(tǒng)和韌帶附麗孔道，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)雙動(dòng)運(yùn)動(dòng)，還可增加結(jié)構(gòu)匹配性和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。接觸力學(xué)分析研究發(fā)現(xiàn)定制化雙動(dòng)半膝關(guān)節(jié)假體的接觸應(yīng)力明顯小于半膝關(guān)節(jié)假體，表明雙動(dòng)假體在減小關(guān)節(jié)面接觸應(yīng)力和可能降低關(guān)節(jié)面磨損的優(yōu)勢(shì)。醫(yī)學(xué)影像評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，鈷鉻鉬合金定制化假體的離體運(yùn)動(dòng)模式接近天然膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式，并具有較大的屈曲角度，能很好地實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的功能[12，13]。

圖2 定制化雙動(dòng)膝關(guān)節(jié)的鈦合金股骨假體Fig.2 Customized bipolar Ti-prosthesis for knee joint

2.3 人工椎體與脊柱側(cè)彎矯正

脊柱椎體或椎間盤的畸形或變異造成脊柱變形，甚至功能損失[14]。目前國(guó)內(nèi)外常采用人工椎體置換來(lái)填充骨缺損、重建脊柱穩(wěn)定性。2000年，筆者根據(jù)脊柱生理結(jié)構(gòu)和手術(shù)要求設(shè)計(jì)并完成了自固定式人工椎體。該椎體采用自攻螺紋的套筒連接加上橫向鎖釘固定，無(wú)需使用脊柱內(nèi)固定器，就能保證脊柱即時(shí)穩(wěn)定性。并研制出相關(guān)輔助工具和手術(shù)操作步驟。但這種僅對(duì)上下椎體作用的人工椎體并不能解決多發(fā)病于青少年的脊柱側(cè)凸等情況。由于脊柱側(cè)凸手術(shù)需調(diào)整脊柱上幾乎所有椎體，甚至?xí)蚣怪窠?jīng)的毀損而導(dǎo)致全身癱瘓，其矯形方案一直是醫(yī)工界學(xué)者研究的熱點(diǎn)。筆者提出了一種根據(jù)X光片修正模型而得到患者脊柱模型的快速建模方法，并在快速模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建生物力學(xué)模型和手術(shù)方案優(yōu)化方法（見(jiàn)圖3）。目前該方法構(gòu)建的椎骨幾何和位置精度均足夠（偏差小于5%），且建模時(shí)間較之CT模型縮短了10倍，也大大減少了CT方案帶給病人的輻射和成本等的影響。矯形優(yōu)化方案的提出可為病人和醫(yī)生提供個(gè)性化的手術(shù)方案和治療效果的預(yù)測(cè)，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，提高手術(shù)成功率[15]。

圖3 脊柱側(cè)凸快速建模與矯正方案Fig.3 A fast-reconstruction method for spine scoliosis surgical corretion

3 活性人工骨與關(guān)節(jié)

以金屬、陶瓷、聚乙烯為材料的人工關(guān)節(jié)假體被植入人體后，將出現(xiàn)不可克服的松動(dòng)等問(wèn)題，開(kāi)發(fā)人造組織，即具有生物活性的人工骨與關(guān)節(jié)是人工關(guān)節(jié)的發(fā)展趨勢(shì)，也是制造技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)的交叉研究方向。自然骨內(nèi)存在的復(fù)雜微結(jié)構(gòu)維持了骨的生長(zhǎng)與重建。因此，認(rèn)識(shí)自然骨的結(jié)構(gòu)是研制人工生物活性骨的重要基礎(chǔ)[16]。支架不僅要與關(guān)節(jié)表面的宏觀外形結(jié)構(gòu)相匹配，而且要具備有利于細(xì)胞或組織長(zhǎng)入的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)。針對(duì)組織工程關(guān)節(jié)構(gòu)建過(guò)程中存在的問(wèn)題，通過(guò)提取骨骼與關(guān)節(jié)宏、微結(jié)構(gòu)特征，建立了骨微管結(jié)構(gòu)模型及其孔隙流體動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)應(yīng)于醫(yī)學(xué)上骨生長(zhǎng)、骨重建的機(jī)理，推測(cè)骨顯微形態(tài)對(duì)骨生長(zhǎng)的影響以及人工生物活性骨成骨性能[17]，指導(dǎo)人工骨微管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出了雙管道微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法[18]。

用于制造活性人工骨的自動(dòng)化制造裝備的研制是獲得活性骨與關(guān)節(jié)支架的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。先進(jìn)制造技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用是生物制造領(lǐng)域的一個(gè)新的發(fā)展方向。RP技術(shù)以其成型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在人工骨的制備中發(fā)揮了重要作用。然而在現(xiàn)有的基于RP技術(shù)的人工骨制作工藝中，要么存在著工藝本身如高溫條件對(duì)材料的影響，要么存在不能較好地復(fù)合生物活性因子等問(wèn)題。在與化學(xué)與材料專家的合作中，筆者將快速成型技術(shù)與陶瓷制造工藝結(jié)合，已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出基于熔融沉積原理的人工骨支架專用設(shè)備氣壓式熔融沉積（AJS）快速成型系統(tǒng)。所制備的活性人工骨在節(jié)段性犬骨缺損修復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,其內(nèi)部微結(jié)構(gòu)為人工骨的快速活化和新生骨細(xì)胞的三維并行生長(zhǎng)提供了理想的空間條件，并以骨引導(dǎo)和骨誘導(dǎo)雙重機(jī)制加速新骨生長(zhǎng)[19]。此外，筆者還提出了人工骨仿生支架的負(fù)型制造法[20]，發(fā)展了水凝膠關(guān)節(jié)軟骨支架的快速光固化成型方法[21]，借助于筆者所開(kāi)發(fā)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)，研究和驗(yàn)證了支架微管系統(tǒng)內(nèi)部細(xì)胞濃度分布數(shù)值模擬結(jié)果，并探索體外組織再建的工程化方法[22]。目前制備出宏微觀一體化成型的生物陶瓷支架[23]。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兔骨髓干細(xì)胞在骨支架與軟骨支架內(nèi)可良好的黏附、增殖，細(xì)胞形態(tài)逐步成熟，證明以快速成形技術(shù)為基礎(chǔ)的骨支架以及軟骨支架的制造工藝具有良好的生物安全性。犬膝關(guān)節(jié)骨軟骨缺損修復(fù)6個(gè)月后發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖4），關(guān)節(jié)支架上新生軟骨與之結(jié)合緊密，形成類似于自然骨軟骨的連接結(jié)構(gòu)，新生軟骨的彈性模量與透明軟骨的彈性模量相匹配，初步實(shí)現(xiàn)了工程化軟骨的功能化。

圖4 活性軟骨（a，b）、骨（b）和關(guān)節(jié)（c）支架樣本及其關(guān)節(jié)修復(fù)6個(gè)月效果（d）Fig.4 Cartilage（a,b），bone（b）and osteochondral（c）bioactive scaffold samples as well as repaired caninal femur in six months（d）

隨著研究的深入，筆者發(fā)現(xiàn)活性骨與關(guān)節(jié)的研制難點(diǎn)在于多孔結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的矛盾。為此，利用各種生物材料降解速度不同的特征，提出多種材料構(gòu)建復(fù)合梯度材料的活性支架，使得活性骨與關(guān)節(jié)在短期內(nèi)獲得良好的力學(xué)支撐能力和生物學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，材料鋪放方式對(duì)骨重建過(guò)程具有重要意義，復(fù)合材料在生物力學(xué)和骨生長(zhǎng)上具有積極作用[24]。隨著活性人工骨性能的穩(wěn)定，結(jié)合定制化關(guān)節(jié)假體技術(shù)，筆者設(shè)計(jì)并完成了金屬/陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)人工關(guān)節(jié)（見(jiàn)圖5），目前已經(jīng)被應(yīng)用于臨床治療青少年保肢手術(shù)[25]。

圖5 金屬/陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)人工關(guān)節(jié)Fig.5 Artificial knee joint incorporated with Tialloy and bioactive ceramic

4 組織工程化人工肝臟

肝移植是肝病重癥患者的重要治愈手段，但卻一直受到肝臟供體嚴(yán)重匱乏的制約，甚至引發(fā)偷取他人肝臟等惡性案件。組織工程化人工肝臟通過(guò)人為地將肝細(xì)胞培養(yǎng)出具有一定器官功能的組織，從而替代肝臟供體植入體內(nèi)，維持肝臟功能。該技術(shù)也為以透析為主的人工肝技術(shù)發(fā)展提供新的手段。

對(duì)比活性骨與關(guān)節(jié)的構(gòu)建，肝臟復(fù)雜的血管結(jié)構(gòu)與肝細(xì)胞的生物學(xué)特征決定了組織工程化人工肝臟要求更高的體外細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和復(fù)雜微結(jié)構(gòu)支架的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。筆者提出約束優(yōu)化構(gòu)建血管樹(shù)，構(gòu)建既具有微孔又具有血管管道的肝支架仿生結(jié)構(gòu)[26]，即用分形法描述和簡(jiǎn)化小鼠肝的血管結(jié)構(gòu)，在二維平面上構(gòu)建簡(jiǎn)化的血管樹(shù)與管路，采用疊層與卷裹這兩種三維組裝工藝將具有復(fù)雜管路結(jié)構(gòu)的二維支架組裝成了具有三維空間結(jié)構(gòu)的支架（見(jiàn)圖6）。

由于傳統(tǒng)支架制造工藝難以制備具有復(fù)雜管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的肝支架，提出了采用快速成型技術(shù)、微壓印法和冷凍干燥法等方法，制備多種復(fù)合天然高分子材料的三維可控管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)支架，其中包含隨機(jī)微孔（直徑40 μm）和微管道（直徑200 μm～1 mm）雙尺度結(jié)構(gòu)。有限元滲流分析技術(shù)對(duì)其毛細(xì)血管的滲透功能的模擬評(píng)估發(fā)現(xiàn)，仿生結(jié)構(gòu)同時(shí)具有較高的物質(zhì)交換效率和對(duì)細(xì)胞較小的剪切作用[26]。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)能夠有效提高三維肝支架的流體導(dǎo)通性能，可實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)液在支架內(nèi)部的均勻分布和代謝產(chǎn)物的迅速排出。目前已完成的卷裹型肝組織工程支架可實(shí)現(xiàn)肝細(xì)胞的三維有序分布，生物學(xué)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在支架內(nèi)部呈三維分布，掃描電鏡、死活染色結(jié)果表明細(xì)胞在支架上存活、團(tuán)聚生長(zhǎng)并分泌細(xì)胞外基質(zhì)（見(jiàn)圖7）；細(xì)胞增殖檢測(cè)結(jié)果表明細(xì)胞在仿生支架上增殖更快且衰亡速度減緩[27]。

5 結(jié)語(yǔ)

圖6 卷裹型肝支架制作流程示意圖Fig.6 A schematic diagram of manufacturing liver scaffold with tube shape

圖7 復(fù)合細(xì)胞的雙尺度卷裹肝組織工程化支架Fig.7 Construction of 3D tissue-engineered constructed by rolling scaffolds uniformly seeded with cells

自20世紀(jì)30年代發(fā)展起來(lái)的人工關(guān)節(jié)，特別是膝、髖、肩關(guān)節(jié)，是目前最有效的關(guān)節(jié)功能恢復(fù)的治療手段，也是人體內(nèi)植入物最為成功的產(chǎn)品。在其成功的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展起來(lái)定制化的人工內(nèi)植入物已經(jīng)在顱頜面缺損修復(fù)等方面取得了臨床應(yīng)用的成功[6，12，25]，但是它們本身固有的機(jī)械結(jié)構(gòu)與活體生長(zhǎng)的不匹配性所造成的松動(dòng)等問(wèn)題會(huì)加速不可逆轉(zhuǎn)的骨骼損失。因此，人工關(guān)節(jié)置換手術(shù)仍然是治療晚期關(guān)節(jié)嚴(yán)重病變的終極治療手段，人工關(guān)節(jié)難以滿足人體長(zhǎng)期的使用要求。為了延緩人體關(guān)節(jié)的服役壽命，推遲人工關(guān)節(jié)置換術(shù)，20世紀(jì)80年代末期開(kāi)始的組織工程和再生醫(yī)學(xué)，提出以人工的方式培養(yǎng)出的再生組織修復(fù)人體受損器官，并在皮膚、小塊骨組織或軟骨組織缺損修復(fù)上取得了成功[2，19]，但是大段或大面積負(fù)重的骨或關(guān)節(jié)、肝腎等組織修復(fù)仍是醫(yī)學(xué)上的難題[18，20，21，27]。其難點(diǎn)集中于修復(fù)環(huán)境的復(fù)雜性、構(gòu)建人工組織穩(wěn)定性的控制等方面，急需機(jī)械工程方面的專家提供相關(guān)的自動(dòng)化制造與體外培養(yǎng)系統(tǒng)及功能評(píng)價(jià)的設(shè)備。

西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院與國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在發(fā)展多種快速成型與快速模具技術(shù)的同時(shí)，自20世紀(jì)90年代開(kāi)展以工程方法解決醫(yī)學(xué)問(wèn)題的生物制造技術(shù)研究，在20多年與醫(yī)學(xué)等專業(yè)人員的密切合作中，逐漸形成了定制化人工假體、活性人工骨和關(guān)節(jié)以及組織工程化肝臟等研究方向，特別是定制化與個(gè)性化的人工假體的臨床應(yīng)用，為患者與醫(yī)生提供了新的治療手段。本文重點(diǎn)總結(jié)了快速成型技術(shù)在人工假體、活性人工骨和關(guān)節(jié)以及組織工程化肝臟等研究方向已經(jīng)取得的部分成果，事實(shí)上，筆者對(duì)人體軟、硬組織的研究工作不僅僅是關(guān)節(jié)和肝臟，甚至拓展到腸道磁吻合器[28]、深腦神經(jīng)核團(tuán)的控制技術(shù)[29]。而人工關(guān)節(jié)的發(fā)展已經(jīng)拓展到生物摩擦等功能預(yù)測(cè)與活性關(guān)節(jié)的開(kāi)發(fā)，更前沿的工作已經(jīng)延伸至關(guān)節(jié)軟骨、關(guān)節(jié)韌帶、組織工程化肝臟等內(nèi)容，而在相關(guān)醫(yī)療器具與設(shè)備的開(kāi)發(fā)中也期待更多的工程人員的參與。

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