3D打印技术在医疗行业中的应用

3D打印技术在医疗行业中的应用

康佳宁、翟梦瑶、乔子宇、王丽珍（通讯作者）

内蒙古工业大学 内蒙古自治区呼和浩特市 010080

摘要：为了实现医学技术的快速发展，医疗行业开始使用多种先进的科学技术， 3D打印技术就是其中一种。将3D打印技术应用于医疗行业，可以有效解决传统的技术手段较难解决的问题。基于此，本文简要分析3D打印技术在医疗行业中的具体应用，旨在促进3D打印技术在医疗行业中的应用，进而提高医学水平，实现医疗行业的稳定、高效发展。

关键词：3D打印；3D模型；医疗行业

当前，3D打印技术由于具备诸多特点，诸如定制化、数字化等，普遍应用在医疗行业中。尽管打印的产品依旧有许多不足之处，但是其在很大程度上推动我国医疗行业迅速发展。因此，当前我国医疗企业和单位为了可以发展的更好更快，应该要重视3D打印技术的应用，这样有助于推动我国整个医疗行业持续稳定发展。

一、在规划模型中应用3D打印技术

要想保证手术是成功，必须要保证手术前规划是科学且完整的。尤其是针对高风险且很难的手术，又或者实施一些刚刚开展出来的手术，必须要做好术前规划。利用CT等等多个影像设备了解患者的数据信息，这样医生才可以高效完成手术预规划。而利用核磁共振以及CT等等多个设备获取的医学影像通常是二维的，若需要获取非常直观的三维数据，也必须要借助软件将二维数据成功转变成三维数据。相对于二维数据而言，三维数据相当逼真，利用3D打印机可以打印出三维模型，不仅能够帮助医生合理规划手术，减少手术的失败率，而且可以便于医生和患者更加直观的交流手术方案。在该过程中出现的医疗三维数据，不只是可以帮助医生准确规划手术，也可以在治疗不成功时及时为医生和患者提供能够溯源的重要依据。因此，必须要高度重视医疗数据的规范运用和管理。

二、在技术导板中应用3D打印技术

3D打印技术又称为三维打印技术，属于可以迅速成型的技术，其重要基础是数字模型，使用液态金属以及粉末状等很多可黏合材料，利用逐层叠加的手段可以将不同形状的三维实体很快制造出来。原来的手术往往是结合医生自身所积累的经验开展的，但是通过应用3D打印技术以及医学影像技术，既能保证制订出的手术预规划体现出个体化以及精密化，又可以在规划过程中合理设计且打印出手术导板，让医生在手术中可以高效节能型预规划方案^[2]。手术导板，简单来讲，主要是在手术中精确实施手术预规划方案的一种辅助手术工具。比如：对于骨科手术来说，医院利用预先设计的手术导板能够对骨钉打入的角度以及深度等等进行合理控制。手术导板属于个性化的手术工具，普遍应用在许多学科中，主要包括脊柱导板以及关节类导板等等。一般来说，作为医生，在进行手术预规划时，需要合理设计手术导板。在设计中必须要使用软件在手术位置的三维模型中清楚标记，利用逆向工程获取能够贴附在有手术需求的人体组织表面的导板模型，进而利用3D打印设备使导板可以迅速打印。

三、在植入物中应用3D打印技术

1. 骨科植入物。许多植入物往往是利用铸造进行制造的，先要将模具精心制造出来，针对仅仅需要一件的之而无来讲，单件生产成本相当高。并且有些植入物材料本身有着生物相容性，其价格相当高，所以这样一来，势必会导致骨科植入物的总制造成本也很高。就一些有着相当复杂的特殊植入物来讲，如果只是运用传统的技术，根本很难真正实现。但是如果在制造骨科植入物中合理应用3D打印技术，就能使小批量以及定制化植入物的制造成本显著下降。并且也能制造出越来越多结构比较复杂的植入物。颅骨假体如图1所示^[3]。第二，其他植入物。应用3D打印技术制造出来的弹性薄膜植入物，能够对心脏疾病进行科学预防。不同的心脏，其形状也是不一样等，而现阶段的设备制作出来的心脏外膜尺寸并非适合每个人，也不是与每个患者心脏的几何形状都相符，然而应用3D打印技术就能利用定制将该问题有效解决。在薄膜上所安装的微型感应器是能够利用3D打印技术进行制造的，通过此感应器可以对体温进行准确的测流量，也可以表现出心脏机械功能，而且在患者心律不齐时进行电疗刺激。在今后相信该感应器可以可以帮助医生迅速准确的诊断治疗患者的心脏病症状。3D打印眼球可以将人工眼和无线网络进行连接，使一些失明的人可以看见光明。此3D打印的研究运用的是生物墨水，其中含有一些细胞，能够将自然眼球直接代替；3D打印眼假体，能够有助于肿瘤患者治疗。利用对患者的脸侧进行扫描，再比较没有损坏的镜像图像和受损的图像，利用渲染能够建立假体，而且利用3D打印打印机将其制作成型。

图1 颅骨假体

四、在康复医疗器械中应用3D打印技术

与3D打印钛合金定植化飞机零部件以及超级轿跑个性化零部件是相同，一些康复医疗器械也具备定制化以及小批量的需求，而这里提到的康复医疗器械主要包括助听器以及假肢等等，而且设计相当复杂，以往的数控机床由于受到加工角度等很多因素影响通常很难真正实现

^[4]。但是如果应用3D打印技术制作单个定制化康复辅具，就不会有很高的成本，也十分精准且高效，明显减少生产周期

五、在口腔科中应用3D打印技术

不管是牙科诊所还是实验室，都必须要认真考虑很多因素，比如：牙齿修复以及治疗的成本等等，有些牙科诊所以及实验室已经运用先进的数字化口腔技术，这样不仅可以提高效率，而且减少成本^[5]。最近几年，基于软件设计的牙科修复越来越普及，不少牙科诊所以及实验室等等都积极应用3D打印技术。将数字化口腔技术与3D打印技术相结合，可以为牙科行业带来高精度且高效率的口腔数据。使用3D打印机对患者牙齿模型所需的三维数据进行制造，能够利用直接对口腔进行扫描来收集，也可以利用对传统的物理模型进行间接扫描来收集。牙科3D模型能够作为模具且运用传统方法来生产假牙以及牙冠等等。除此之外，3D打印技术生产出来的牙齿矫正器也更加广泛的应用。

结语：

总而言之，3D打印技术发展速度相当快，已经逐渐成为现阶段研究的主要课题，然而我国3D打印技术当前依旧存在诸多问题，需要解决。现阶段3D打印的材料不多，而且打印机还是处在初步发展阶段，不能利用不同类型的材料。因此，我国必须要重视医疗行业与3D科研的结合，积极创造更新，推动医学发展，达到互利共赢的目的。在三维重建技术迅速发展的背景下，相信在医疗行业中3D打印技术必定会实现普遍应用，发展前景一片光明。

参考文献：

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[3]杨艺.基于3D打印技术在医疗辅助产品设计中的应用研究[J].科技传播,2019,11(13):115-116.DOI:10.16607/j.cnki.1674-6708.2019.13.054.

[4]王继群,何启锋,郭哲威,张族志,蒋昕悦.3D打印技术在医疗牙齿种植中的应用[J].内江科技,2018,39(12):41+23.

[5]赵庆红,郭俊卿,高琰,高宁,王荣杰.3D打印技术在医疗领域的应用价值与展望[J].机械设计与制造工程,2018,47(06):1-5.

一作简介:康佳宁，女，在读本科生；研究方向:3D打印技术

通讯作者:王丽珍，女，讲师；研究方向:3D打印技术