3D 打印技術在臨床醫學中的應用＊

萬海鑫

（阜陽職業技術學院，安徽 阜陽 236031）

近年來，隨著中國科學技術的不斷發展，中國醫療技術也得以大幅提升，其中3D 打印技術應用逐漸廣泛，其可應用在臨床醫學中，為臨床醫學提供較大的幫助，該技術包含的內容相對較多，在實際應用過程中，可有效強化臨床醫學研究，將信息技術與醫療設施進行有效的結合，以此發揮3D 打印技術自身的作用，提高其使用效率。

1 3D 打印技術在臨床醫學中的實際應用

目前，在中國打印設備以及相關材料的不斷探索下，3D打印技術逐漸被應用在醫學中，并以三維模型為主，采用激光燒結、熔融沉積等各項技術，對金屬、樹脂、塑料等進行充分的加工，以此形成相應的實體模型。該技術與其他技術有所不同，其采用疊層的打印方式，不斷增加材料，并由各個系統所控制，能夠進行綜合應用。同時，在3D 打印技術中，還包含著較多的組成部分，如材料、軟件設計、設備結構設計等，以此構成3D 打印體系。目前，應用在臨床醫學的技術相對較多，該技術的精度較高，并且各個技術的復雜程度也不相同，在技術應用過程中，應當根據實際需求，選擇相適宜的技術，以此可達到良好的應用效果。在醫學應用過程中，3D 打印技術有著較高的材料標準，在材料的選擇過程中，應當在其強度、安全性、降解性等多方面進行充分的考慮。

2 3D 打印技術的具體內容

2.1 FDM 技術

FDM 技術也是熔融堆積技術，該技術能夠快速成型，并具有自動化、精確化的特點，該技術使用的材料通常是熱塑性材料，如尼龍、ABS、PLA 等。在應用過程中，將材料加熱熔化，并使噴頭沿著一定方向進行運動，促使材料被逐漸擠出，繼而使其能夠快速固化，進行粘結。并按照層級結構將其層層堆積到一起，進行充分加固，在堆積過程中，其高度也隨之增加，形狀會因而發生改變，該技術的運行成本相對較低，維護簡單，便于工作人員進行處理[1]。

2.2 PolyJet 技術

PolyJet 技術與FDM 技術較為相似，在該技術噴射過程中，通常噴射樹脂材料，該打印技術由多種樹脂組合而成，具有較大的靈活性。同時，該技術的色彩相對較多，性能也較多，具體運用過程中表面較為光滑，可有效將不同的零件連接在一起，加以固定。在打印前，需從多方面進行考慮，明確其支持結構，了解平衡層的厚度，在該技術應用的過程中，應當充分明確實際用途，以此可達到良好的使用效果。

2.3 激光燒結

激光燒結技術是利用激光將陶瓷、金屬粉末等材料打造相應的3D 模型，并利用激光照射在粉末中，使其中的粒子通過照射進行不斷疊加，以此形成相應的三維模型，該技術的精度相對較低。并且，將其制造完成后，會留下較多的孔隙，同時，在高溫后，則不需再進行相應的處理。由于該技術的激光光束相對較小，可使用在面積較小的燒結中，其具有良好的粘結性，性能也相對較好，制造的時間較短，有利于進行大規模的燒結，以此滿足技術的有效應用。

2.4 熔融沉積

熔融沉積技術在制造過程中，價格相對較低，可有效降低應用成本，該技術是運用噴嘴將長絲擠壓到固定的基體中，促使其逐漸凝固，繼而形成較多的層級。隨著層次的增加，需將基體逐漸降低，或者將噴嘴進行不斷提高，有利于促進下一層進行有效的沉積，從而可利用噴嘴將有關材料移動到指定位置。在該技術的模型中，可使用熔點較高的生物針對聚合物進行有效降解。另外，熔融沉積技術還可打造出復雜的支架結構，便于對其充分的應用。

3 3D 打印技術在臨床醫學中的主要應用

3.1 術前臨床規劃模擬

在手術的計劃及模擬過程中，可采用器官模型展開訓練，以此有效提高醫務人員的手術質量，促使其在手術過程中更加熟練，精確地找準相應位置。在傳統的訓練方法中，通常采用尸體標本進行訓練，然而該方法在訓練的過程中有著較多的爭議，并且，標本有限[2]；同時，在運輸過程中具有較高的成本，還難以長時間保存，無法進行有效的訓練。若在訓練中采用動物模型，也存在著較多的不足，動物的器官與人類器官不同，容易產生較大的變異，并且成本相對較高。針對該問題，中國不斷提出模擬訓練的方式，通過利用模擬器進行有效的練習，可達到良好的訓練效果。但在實際的應用過程中，其成本高，并且存在著較多的局限性，模擬用具與實際的手術刀等工具不相符。為此，在訓練過程中，不斷研發人造器官模型，并利用相關的3D 技術，可進行良好的常規檢查，有關技術的應用可充分為醫務人員指明具體的位置以及整體的解剖結構。在術前規劃操作中，不斷加強對3D 打印技術的應用，可有效掌握實際病情，做出合理的術前規劃，有利于為醫生的診治方案提供合理依據。并且3D 技術具有良好的分辨率，例如在腎臟腫瘤中，通過3D 打印技術，可建立相應的腎臟模型，充分展現其結構細節，有利于醫務人員進行穿刺活檢訓練，提高醫務人員的自身技能。

3.2 強化臨床醫學教學

將二維影像應用在臨床工作中，有利于準確地理解有關結構，并且能夠掌握整個手術的流程。目前，3D 打印技術逐漸應用在臨床教學中，不斷突破傳統限制，有利于年輕醫生通過模型對抽象的知識進行充分認識，提高其學習效率，還能夠增強臨床醫師的自身能力。并且，醫學生還能夠在模型中進行手術的訓練，逐漸提高自身的熟練度，使其在該技術下，掌握更多臨床醫學知識，能夠根據具體的病情，做好術前的規劃以及相應的模擬，有效避免在實際手術過程中出現失誤的情況，降低手術失誤的概率，有效提高手術質量。同時，利用3D 打印技術可對各類病狀進行充分模擬，將該模型應用在臨床教學中，不斷提高學生的學習效率，強化對醫師的培訓，促使其對解剖的整體過程充分掌握，明確各項手術中的注意事項，使學生加深對結構的印象，繼而可在實際操作過程中，確保自己操作的準確性。

3.3 人體植入物及假肢

當前，利用3D 技術可有效將人體植入物以及假肢應用在臨床醫學中，可精確完成替換手術，將假肢等進行有效植入，有利于關節的穩定性。該項技術由多種功能組成，可為人們提供良好的組織，并具有較好的保肢性能。例如，某醫務人員在3D 打印技術下制成的ALIF 植入物有效植入到患者的身體中，完善腰椎間融合術。利用該方式，可減少手術的時間，加快手術的進程，并且能夠有效地降低成本，有利于促進該技術在臨床醫學的廣泛應用[3]。同時，根據不同的病狀，醫務人員可根據3D 模型進行充分試驗，以找到準確的治療方法，在術前進行良好的規劃。在植入物以及假體的植入過程中，3D 打印技術具有較強的適應性，能夠達到良好的應用效果，充分保證患者術后的基本生活，提高患者的生活質量。將3D 打印技術應用在人體植入物以及假肢中，可確保患者在術后能夠進行充分的移動，為關節置換術提供了良好的發展方向。通過3D 打印技術的應用，可對各項手術操作進行不斷的探索，以優化手術的整體操作，為患者提供良好的保障。

3.4 臨床醫學藥物研究

3D 打印技術還可應用到臨床醫學藥物研究中，應用范圍相對較廣。在藥物系統中，如植入給藥、部分給藥等均能通過3D 打印技術完成。目前，該技術已在臨床中進行常規應用，在釋放藥劑中，其包含壓縮性粉末，在服用后會快速溶化，通過FDM 技術的應用，含有較多的聚合物，該物質在擴散的情況下，促使藥物得到充分的釋放。為此，該技術對緩釋藥物具有較大的影響，并且，FDM 技術與傳統的壓縮方法有所不同，在傳統的壓縮片劑下，片劑會出現吸水等現象。而在FDM 技術中，則會直接進行腐蝕與擴散。與此同時，3D 打印技術在藥物研發中也有較大的作用，具有良好的應用效果，在研究過程中，通常用于進行藥物的選取等。在選藥時，首先會對動物進行充分的研究，動物的細胞與人類的細胞有所不同，在研究時，未能得到理想的結果。在臨床測試時，發現其中大部分藥物對人類來說均存在毒素，部分藥物在動物上測試時是有毒的，然而在人類測試時，則呈現無毒的狀態。

4 結束語

總而言之，3D 打印技術在臨床醫學中應用范圍逐漸擴大，其為醫學研究帶來較大的幫助。通過3D 打印模型的有效制作，可讓醫務人員進行相應的訓練，提高其手術的質量與熟練度。