3D打印技術在醫療器械中的應用

　　3D打印是一種計算機控制，基于數字模型文件，通過計算機輔助設計或斷層掃描數據，按照逐層疊加的原理，通過打印材料構建出三維立體精細的模型，近年來，3D打印技術發展迅速，在傳統醫藥行業市場中，工廠批量生產的生物材料不能滿足病人需求，新生3D打印技術具有個性化、小批量和高精度等優勢，可以解決健康產業個性化需求與生產規模之間的矛盾。目前，3D個性打印已在牙科、骨科等領域得到應用。

　　3D打印的分類

　　1、光固化立體印刷（SLA）

　　簡稱光造型術，是目前最廣泛的3D打印工藝。通過液體光敏聚合物經紫外照射處理來描繪物體，從而達到建模的目的。在光固化材料中低聚物是最基礎的材料，包括聚富馬酸二羥丙酯（PPF）、脂肪族聚酯、聚碳酸酯以及蛋白質、多糖等天然高分子。為了降低系統的黏度，避免由于噴嘴的高黏度導致堵塞，需要在反應體系中加入雙鍵的小分子溶劑，即稀釋劑。稀釋劑可以參與整個固化反應，在光敏樹脂體系中十分重要。SLA具有成型速度快、精度高的特點，但也存在制作成本較高、清洗雜質時可能會影響原形狀等缺點。

　　2、熔融沉積成型（FDM）

　　也被稱為熔融堆積法。選用熱熔噴頭，將半流動狀態的材料在指定的位置凝集，逐層堆積后形成器件。該工藝主要選用熱塑性材料，包括石蠟、塑料、尼龍絲和低熔點金屬、陶瓷等。該方法適用于制備中小型規模（中等復雜度）零件，不適合制造大型零件。

　　3、選擇性激光燒結（SLS）

　　即利用紅外激光束燒結粉末。具有加工速度快的優點，但是成型產品表面較粗糙，處理過程中會產生粉塵或毒氣，高溫也會造成一部分材料變性或降解。

　　3D打印技術在醫療器械領域的應用

　　1、構建個體化3D模型，模擬或指導手術過程

　　傳統手術治療的醫學模式主要是通過X射線等影像學檢查獲得的二維數據，根據醫生的經驗確定手術方案，不能滿足個體化需求。3D打印可對復雜幾何形狀物體建模，并與已有的二維數據相結合，得到科學準確的病人病變部位模型，為醫生手術治療提供精準指導。

　　2、3D打印人工骨支架

　　骨組織主要由米羥基磷灰石和膠原組成，成分簡單，構建骨組織工程得到了廣泛關注，并取得飛速發展。傳統的支架技術，不能在微觀上對支架的孔徑進行調控，而3D打印技術可以模仿天然骨復雜多孔的結構，使構建精細骨組織支架成為了可能。

　　3、3D打印人工器官和血管

　　相比較傳統的人造器官，3D生物打印制造的器官更容易被人體接受，可降解，并且可以代替損傷的器官。但如何保持組織工程里細胞的活性也是目前器官打印的難點。

　　4、軟骨組織工程方面的應用

　　軟骨組織是由膠原、一部分細胞以及水份組成。由于軟骨組織中軟骨細胞的代謝活性較低，且無血管分布，所以軟骨組織損傷后自我修復能力有限。雖然，目前軟骨組織工程仍處在實驗階段，距離有效臨床應用尚有距離，但其發展速度和臨床應用前景已被廣泛關注。

　　小結

　　3D打印技術在滿足個體獨特性方面具有其他技術無法競爭的優勢，如結合種子細胞形成骨科支架材料，修復骨缺損；為新型器官移植提供了技術保障；輔助構建軟骨組織，滿足臨床上軟骨再造手術的精細化要求。

　　但打印材料的種類依然有限，是阻礙3D打印技術的主要瓶頸。目前可用的材料主要有塑料、樹脂和金屬等；而且現有的3D打印設備，只能打印中小尺寸物件，并且精密度隨著物件的增大而降低。