3D打印在医疗上的应用

      随着3D打印技术的成熟，这项技术应用于临床医疗的案例频频曝出，不少患者从中受益。那么，3D打印技术在医疗中到底都有些什么应用呢？笔者撰写了这篇 “盘点3D打印在医疗领域的应用”的文章，或许这将是3D打印在医疗领域应用的最好文章，没有之一。期待能够给中国的医生带来一点启发，给患者带来新的希望，给有意愿从事医疗3D打印的网友一些参考。从目前的应用情况来看，3D打印与医疗的结合点主要包括：手术预演模型、骨骼替换、假肢制作、牙科、组织器官打印等。

　　手术预演模型

　　手术预演模型的制作一般是医院先通过CT、MRI(核磁共振)等造影设备扫描患者的患处组织或骨骼，获取DICOM格式二维数据并导入到Mimics等软件中进行三维重建，最终获得STL格式三维模型，并通过3d打印机打印出来。笔者最早接触到3D打印手术预演模型是大连优克多维和广州医科大学附属第三医院完成的患者胎盘植入子宫切除术，目前，手术预演的案例已经越来越多，这种3D打印技术方案主要用于高难度的手术，在术前进行演练可以使得大夫在真正手术时更准确，缩短手术时间，减少出血量。在预演这个过程中，年轻的大夫或者学生也可以方面直观的学习和锻炼。下面的案例是2015年7月江门市五邑中医院骨科在五邑率先通过3D打印技术，打印出“骨盆骨折”患者的骨盆模型。

骨骼替换

　　对于需要切除骨骼的患者来讲，这无疑是一个天大的好消息，如今通过3D打印机可以打印用于替换人体骨骼的钛合金“骨骼”，北医三院骨科主任刘忠军是这一研究的牵头人。据刘忠军介绍，目前已研发了几十种3D打印机打印出来的钛合金人体“骨骼”，其中颈椎椎间融合器、颈椎人工椎体及人工髋关节3个产品已进入临床观察阶段。与传统的金属骨骼相比，3D打印‘骨骼’不但尺寸非常精确，而且带有可供骨头长入的孔隙（打印出网状结构），相邻骨头在生长的过程中会进入孔隙，使真骨与假骨之间牢固地结成一体，使患者的恢复期缩短。这项技术同样要用到上面讲的CT扫描，三维重建技术，再使用金属3D打印机打印出钛合金骨骼。

　　假肢制作

　　每一位残疾人对于假肢的需求都是不同的，因此每个假肢的制造过程也非常个性，导致假肢的成本较高。而3D打印机的出现就是为了解决这些个性化制造的问题，2015年5月武汉协和医院手外科病房，6岁的鑫鑫（化名）收到一份特殊的儿童节礼物——3D打印的假手。2年前，鑫鑫因车祸失去左手半个手掌和5根手指，生活布满阴霾。今年4月底，武汉协和医院联系厂家，为他定制了国内首只3D打印的假手。这只假手的成本仅600元，却让小鑫鑫可以完成抓取物体、骑车等动作。这样的塑料假肢，使用市面上几千元的3D打印机就可以制作出来。

　　牙科应用

　　3D打印在牙科领域的应用一直是人们关注的热点，目前分为几个部分：3D打印金属牙齿、隐形牙套、金属种植体、导板等。3D打印技术在牙科中的应用一般也都需要结合扫描技术，例如口腔扫描仪、普通扫描仪甚至CT设备等。对于需要安装假牙的客户，首先需要对口腔进行扫描，根据扫描的数据结果设计需要打印的牙齿，然后使用金属3D打印机打印牙齿，再在金属假牙上烤瓷和染色，就可以进行最后一步安装了。笔者曾在北京航星利华见过德国Concept laser 金属打印机制作的钛合金牙齿。

　　对于需要矫正牙齿的客户，传统的牙齿矫正使用金属制成的托槽来引导牙齿移动，矫正过程非常痛苦，而且非常难看。“钢牙妹”往往成为影视剧中被调侃的对象，也让逐渐步入社会的大学生和白领们望而却步。隐形牙套恰恰满足了这些人的需求，通过3D技术制作很多副牙套，每一到两个星期更换一副，逐步的实现牙齿矫正。值得注意的是，佩戴的隐形牙套并不是3D打印机直接打印的，而要经过热压成型等工艺，进入口腔的材料需要经过FDA等认证。

　　3D打印种植体是对传统种植体的一大变革，传统的种植牙手术过程是拔完牙，拿电钻钻个洞，然后将螺旋体拧进去。这样做的弊端是钻孔时会破坏好的骨头，如果三颗牙齿比较近，钻洞可能会把旁边两颗牙齿磨坏。另外一个关键问题是每个人的每颗牙都不一样，牙根也都不一样，市面上通用的螺纹型产品欠缺针对个体病例的个性化产品。而用3D打印技术，按照患者牙根的形状，直接打印出一模一样的种植体。这样拔完牙，就直接放过去，不需要在牙槽骨上打洞，不会破坏病人的骨头，达到即刻种植的效果。

　　在种植牙的过程中还需要用到另外一个东西，那就是手术导板。通过3D打印个性化定制的手术导板，医生能在手术前将其放置在患者的牙床，精准标出手术过程所需的角度和深度，从而确保种植体的准确植入，同时可以省去由外包制作手术导板而产生的费用。

　　组织器官

　　3D打印器官组织想必是3D打印在医疗、生物领域的终极应用了，或许未来器官移植将变得不再这么艰难，更多人的生命可以得到挽救，而打印出一个活人也成为人们正在幻想的目标。目前科学界和企业界对于生物3D打印主要集中在鼻子、耳朵、血管、肾脏、心脏、皮肤、眼角膜、半月板等，据调查，美国排队等候器官移植的病人中，有80% 的病人等待的器官是肾脏。目前通过生物打印方法制造的肾脏仍然无法发挥肾脏的功能，但一旦它们开始发功能，医生们有望使用病人自己的细胞培育出能与身体其他部位完美匹配的器官。

　　3D打印技术与医疗的结合完美的发挥出3D打印的特点：个性化的定制与快速成型。我们不难发现，3D打印机在某种意义上讲是一种工具，但当它与其他技术结合，再加上具体的应用领域就能发挥无限的价值和想象。现在 3D+医疗=？ 你心中或许已经有了答案了吧。