3D打印技術在現代醫學領域的應用

翟亞東 馬云琦 何宇楓

摘 ?要：3D打印技術作為近幾年來出現的一項新型制造技術，正在朝氣蓬勃地發展并逐步地滲入到社會的各個領域。不僅僅給傳統的機械制造行業注入了一股新鮮的血液，在生物醫藥方面更是大放異彩。本文簡要的介紹了3D打印技術的基本原理以及在當代醫學領域的應用。

關鍵詞：3D打印;醫學

一、3D打印技術的簡介

3D打印技術也稱 “增材制造”技術，其從上世紀80年代發展到現在已經有了30余年的歷史。它有別于傳統機械行業中的“減材制作”中去除材料的加工方法，是一種以數字化的模型信息為基礎，運用粉末狀的金屬或者高分子塑料等粘合材料通過逐層的堆砌，最終形成所需物體形狀與結構的一種新興技術。它將傳統的二維平面打印拓展到了三維的結構打印。為現在的各個領域的生產制造帶來了福音，幫助我們進入了一個制造的新時代。

同時由于3D打印技術所依托的機器——3D打印機的成本遠遠的低于傳統行業中機床的成本，同時其具有生產批量小，加工精度高，加工生產速度快等獨特的優點，完美的契合了現代醫學領域所需零件與材料的精度高，需要個性化定制等特點，因此其在現代的醫療領域中開始迅猛發展。

二、3D打印醫學領域應用

（一）基本應用原理

3D打印技術在醫學領域的基本應用原理和傳統上意義上的基本應用原理很相似但是略有不同。在醫學領域的3D打印技術主要分為以下幾個步驟。

首先，人們根據醫學影像數據或其他測量的數據通過計算機構建出所需打印物體的模型，之后對構建的模型利用切片軟件進行切片使其形成一個個的二維圖層，接下來就可以按照切好的圖層對物體進行逐層的打印，最后需要對打印好的物體進行加工后的修飾處理，如表面的納米級別的結構的處理，最終使其可以滿足生物相容性等一系列人們所需要的性質。

（二）應用方向

由于其3D打印的生產特點與現代醫療發展方向的一致性。使得3D打印技術在在現代醫學領域有著廣泛的應用。其應用方向主要包括以下幾個方面。

1、體外醫療器械的制造

一些假肢，矯正器等一些結構型醫療器械，需要根據人們的需求來進行特別的定做。這就大大提高了其生產成本。3D打印技術憑借其快速成型復雜結構的優點，可以滿足人們對所需假肢，矯正器的個性化的需求。同時降低了傳統假肢和矯正器的制作成本，使得越來越多的殘疾人能夠負擔的起個性化假肢或矯正器的定制。

2、3D打印組織器官

3D打印組織器官的應用主要有以下三個方面。

其一是首先通過醫學影像儀器進行采集獲得數據，利用3D打印快速成型技術，來進行病人的病變組織器官的打印，從而以用于對病變結構的分析方面。這一應用目前來說已經實現，2015年4月我國在廣州就完成了首例利用3D打印肝臟模型進行體外分析，用于精確定位腫瘤，并完成切除的手術。同時現在供醫學生使用的器官模型教具也可以通過3D打印的方法進行制作。

其二是組織工程支架的構建。組織工程支架材料是指能與組織活體細胞結合并能植入生物體的不同組織，并根據具體替代組織具備的功能的材料。同樣以其結構的復雜性與精密性使得傳統加工方法無從入手，而3D打印技術就可以很好的對組織工程支架進行構建。

其三是將3D打印的器官用于器官移植。器官移植是一些器官功能喪失性疾病的一種很好的解決方法。但是因為供體器官稀少和器官移植后會發生免疫排斥反應等問題，使得器官的移植近幾年來發展艱難。供體器官稀少這一問題可以通過人造器官來解決，但是利用傳統的方法來加工滿足要求的人造器官所需成本過于高昂，同時一些較為復雜的器官無法被制造出來。3D打印技術由于其獨特的生產優點，可以加工成本上大大降低人造器官所需要的成.組織工程支架的構建本。但是由于目前技術水平有限3D打印器官還并不能真正的用于臨床醫療。對我們來說這還僅僅只是一個美好的展望。

3、3D打印藥物

在醫生控制給不同病人給藥時，由于同一種疾病患者其患病的程度是不同的，患者自身的身體生理情況也是不同的，傳統的批量化生產藥物規格單一，在很大的程度上并不能對癥按量給藥，造成了藥物資源在很大程度上的浪費。同時常規生產方式生產的藥物在保質期上也比較短，不能夠很好的保存。將3D打印技術用于藥物的制造就很好地解決了這一系列的問題。打印機可以根據醫生所開處方按照藥物的用量以及可以按照藥物的釋放順序和濃度梯度來進行對藥物的3D打印。打印制成的藥物實現藥物在時間上的精準釋放，因此可以很好的適應病人的病情與身體情況，從而節約了藥物材料，也有利于對病情的精準控制。

三、3D打印醫療領域展望

3D打印技術因為其成型迅速，可加工復雜結構等優點，應用價值在醫療領域在不斷地被開發，相信在不久的將來，3D打印器官移植等現在不能突破的問題，在未來都能夠很好的得到解決。

參考文獻

[1] ?《生物醫學工程》中國醫藥科技出版社

[2] ?溫金龍 顧吉仁 3D打印技術的優勢及應用前景分析[A]1672-3791（2018）02（a）-0099-02

作者簡介：翟亞東（1998-）男，漢族，鄭州大學機械工程學院2016級學生。