3D打印在醫療器械領域的應用現狀及展望

孟 曉

（山東省鄒城市兗礦集團東灘煤礦職工醫院器械科，山東 濟寧 273512）

3D打印技術主要是依照數字模型文件，通過三維CAD技術，結合塑料和粉末狀技術類可粘合材料，將其逐層打印，而后得出相應部件。近年來，3D打印技術速猛發展，在各領域都取得一定成就，于醫學領域尤是。本文將就3D打印技術在醫療器械領域的應用現狀及其前景作淺要分析。

1 3D打印在醫療器械領域的應用現狀

1.1 人體植入物

3D打印技術不僅可用于治療人體骨盆修復和關節置換，還可用于牙齒修復等精細度較高的臨床手術中。經研究發現，3D打印技術在人體植入物的成就相對較高，尤其是在骨外科的應用中[1]。基于骨外科缺損修復所需植入物其大小、形狀等截然不同，由此，其所需植入物對精確度要求更高，而3D打印技術即可滿足其高度定制化的要求。一方面，骨外科手術中常用修復材料，如不銹鋼、鈷鉻合金和Ti6A14V鈦合金等金屬材料均可用于3D打印技術中，通過激光束、電子束等設備即可進行小型產品的批量制造。另一方面，3D打印技術還可根據需要制造大小不一的微孔，從而既有效促進金屬與人體骨骼之間的吻合，又可減少金屬材料彈性模量帶來的應力遮擋。基于此，3D打印技術在骨外科植入物方面具有不可忽視的優越性。臨床實踐中，用于3D打印骨骼的材料主要為磷酸鈣，輔以鋅、硅等提高其硬度，由此，其所產出部件即可滿足支撐人體的需要。當前，我國臨床實踐中，已引入人工髖關、椎間融合器、人工椎體等3D打印技術成品。經實踐發現，該成品可有效促進人體原生骨細胞與打印骨骼的結合，從而避免產生骨骼松動現象。

1.2 手術導向模板

在以往臨床實踐中，手術導板需要結合模板設施等配套工具聯合植入，同時還需輔佐以影像學檢查，確保植入安全性和精確性，因此，其操作難度較大，且費用高，不具臨床推廣價值。而通過3D打印技術可實現手術導板的個性化打造。作為個性化手術工具，主要導板包括脊柱導板、關節炎導板等，通過結合逆向工程技術，3D所制導板不僅減少了術中放射性暴露，改善放射劑量分布不均情況，還可有效與人體骨骼契合，降低手術風險，從而可提高腫瘤殘留臨床療效。此外，3D打印導板還可降低感染事件發生概率，從而提高臨床手術安全性，減少術后并發送發生概率。

1.3 生物打印

生物打印技術主要是指將人體細胞作為原材料，聯合生物墨水，將其構制成具有血管等內部構造的生物活性組織，由此，即可實現人體組織、器官的批量化打印。生物墨水主要成分是活細胞混合液，當前生物墨水類型主要有細胞懸液、載細胞水凝膠、脫細胞化細胞外基質溶液等，其中，細胞懸液可通過噴墨打印技術層層疊加制成細胞團塊；載細胞水凝膠則可提高三維結構的穩定性；而脫細胞化細胞外基質溶液則可為細胞原材料提供天然微環境，從而促進細胞的繁殖生長[2]。

生物打印技術主要臨床實踐有，細胞打印：經英國學者實驗發現，可通過3D生物打印技術制成胚胎肝細胞及其類肝細胞和誘導多能肝細胞，而通過40層疊加后，即可形成與肝細胞類似的迷你肝臟。微型肝臟：其不僅可提供符合人體需求的膽固醇、蛋白質等物質，還可將鹽分等物質運轉至其他機體器官。血管組織：在結合皮膚纖維細胞與間充質肝細胞的基礎上，聯合打印微通道即可形成血管組織的打印。實驗發現，其所制成血管組織可有效完成人體內的物質運輸，從而維持正常新陳代謝活動。基于此，生物打印技術下制成的血管組織不僅可維持人間充質肝細胞存活，還可充分支持其成骨分化活動。軟骨組織：以人體軟骨細胞為原材料，結合含有納米纖化纖維素混合液的生物墨水，即可打印制成手術所需透明軟骨組織。經實踐證明，所制軟骨細胞完全可分泌泌Ⅱ型膠原，有效保持其免疫調節功能。

2 展望及討論

盡管3D技術一定程度上促進了醫學器械領域的發展，然而其大規模應用還面臨諸多挑戰，尤其在監管層面。針對此，應展開調研工作，廣泛收集和聽取專家學者和醫生患者的意見，建立完善個性化、合理化、系統性的醫療器械監管體系，在產品完全符合生產質量管理體系要求的基礎上，要求醫療從業人員作為其中重要參與者參與醫療器械申報工作中，從而提高規范性和約束力。同時，在3D打印成品批量化生產過程中，應經相關政府部門許可認證后方可批準上市，并相關政策法規進行有效監管[3]。

專家表明，個性化醫療是未來醫療發展主要特點，3D技術廣泛應用于醫療領域中既是大勢所趨，也是醫學發展必然要求，盡管當前我國3D技術打印成品大部分仍處于科研階段，其在打印材料、工藝技術、精確度、成本等方面還存在諸多難題，但是隨著學者研究不斷深入，現代科學不斷發展，3D打印技術可逐步擴大其原材料取材范圍，提高其精確度和效率，降低其制作成本，開闊出醫療發展新天地。

[1] 鄧 濱,歐陽漢斌,黃文華.3D打印在醫學領域的應用進展[J].中國醫學物理學雜志,2016,33(04):389-392.

[2] 周 慶,黃 毅.3D打印技術在腦外科中的臨床應用[J].中國醫學工程,2017,25(04):21-25.