3D打印技术在生物医学领域的应用_郭文文

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1、1132中国临床研究2016年8月第29卷第8期ChineseJournalofClinicalＲesearch，August2016，Vol．29，No．8·综述·3D打印技术在生物医学领域的应用郭文文，曹慧，刘静山东中医药大学，山东济南250355关键词:3D打印;生物医学;组织工程支架;缓释药物控制中图分类号:Ｒ318文献标识码:A文章编号:1674－8182(2016)08－1132－033D打印技术作为快速成型技术的重要一员，近年来在机医学模型生产周期长且不能客观反映患者的个体差异。由械制造、建筑、医疗

2、、化工等领域发挥着不可忽视的作用。3D3D打印技术制造的人体器官模型可以展现出患者器官的具打印摒弃了传统的对原材料进行切割、磨损等方式从而得到体情况，给医生进行手术策划和病情诊断提供参考，方便医患目标物体的工艺，转而使用“增材制造”的理念，以离散堆积原之间沟通交流。2015年，江苏省人民医院打印出全国首例3D理为基础，依托数字模型，将粉末状金属或陶瓷等可黏合材肺部血管和肺气管模型。由于肺部的精确切除非常复杂，医料，通过喷头逐层打印堆积，从而形成目标实体。本文对目前院将一肺癌患者肺部2维CT图像转换为3维动态图像后

3、，又主流的3D打印技术做简要概述，重点论述该技术在生物医学打印出其肺部血管和气管的3D实体模型。据此模型进行手领域的应用，具体阐述其在模型制造、个性内置物、组织器官术策划，成功完成该项肺部微创切除手术，且将手术时间缩短［3］打印和缓释给药装置这四个方面的应用，最后对其发展前景近半。和面临的技术难关加以说明。2.2个性化植入体制造3D打印技术对于骨科的个性化植入体制造发挥着重要作用，打印出的人工骨骼尊重患者个体13D打印技术分类差异且含有可供患者自身骨细胞分裂、分化的孔隙。常用的目前的3D打印技术有光固化成型(St

4、ereolithography)、熔3D打印骨科内置物的材料有磷酸三钙、聚醚醚酮(PEEK)、钛融沉积成型(FusedDepositionModeling)、选择性激光烧结(Se-合金等，研究人员也在不断寻找新材料、新方法增强支架各方［4］lectedLaserSintering)、喷墨成型(InkjetPrinting)、迭层实体制面性能。张钰对PEEK仿生人工骨3D打印进行了一系列造(LaminatedObjectManufacturing)等。热力学仿真研究，提出解决翘曲形变的措施，得到了最优打印［5］其中

5、光固化成型用喷头根据零件的截面形状，借由紫外条件。国内外骨科的个体植入物成绩斐然，官建中等2014光的照射，选择性喷射光敏材料和支撑材料，使其固化成型。年以来对成人发育型髋关节发育不良8例患者，用3D打印技缺点是要求原料是光敏材料，在应用于生物医学领域打印时，术获取个性化最合适的髋臼假体，术前确定真正的髋臼中心，将光敏材料与医学用打印材料混合时可能影响生物活性。优行全髋关节置换术，取得了良好的近期临床效果;2012年，［6］点是精度高、力学强度高，技术发展最为完善成熟。熔融沉积Chrzan等利用计算机断层成像(C

6、T)技术和3D打印技术为19例颅骨部分缺损患者制造出个性化假体，植入后效果良好。成型是将丝状热塑性材料通过喷头融化后挤压至工作台上与之前的层面熔融沉积在一起［1］进而成型，近年来在制备生物临床实践中将该技术应用于颌面部假体打印，可较精准地匹［7－8］［9］医用高分子材料方面取得了一定进步。选择性激光烧结是用配患者自身骨骼，提升适应性。沈聪聪等对23位曾进激光器按零件截面信息将粉末加热至融化状态，冷却固化成行过下颌骨整形术后骨缺损或不对称的患者进行修复，利用型［2］。由于长时间高温的影响，该技术无法用于制备水凝胶计

7、算机辅助技术结合CT、3D打印，对健侧下颌骨进行镜面处支架。理，设计打印出受损侧人工下颌骨。植入患者体内后患者颌面部对称性得到显著改善，人工骨材料生物相容性好，未影响23D打印技术在生物医学领域的应用咬合、咀嚼功能。对3D打印椎间融合器的研究即将完成临床［10］观察，Debusscher等制造的椎间融合器对20例颈椎患者起3D打印技术在生物医学领域的应用发展主要集中于仿［11］到满意疗效，然而Frost等发现PLDLLA(poly-L-lactide-co-生模型的制造、骨科植入体制造、组织工程支架、生物体器官D

8、)融合器会发生骨溶解，但随着研究的不断进行，有理由相信打印、口服控释给药、美容整形等方面。3D打印椎间融合器应用前景广泛，会在临床治疗中发挥巨大2.1体外仿生模型制造在临床实践与教学中使用的传统作用。此外，在口腔科牙齿个性化种植体方面，选择性激光熔融DOI:10.13429/j.cnki.cjcr.2016.08.036技术和电子束熔融技术应用广泛，精度较高，但这两项技术