3D打印技术在医学领域的应用与展望

姜杰，朱莉娅，杨建飞，杨继全

(南京师范大学  江苏省三维打印装备与制造重点实验室，江苏 南京210042)

    首先简单介绍了自生物制造概念提出以来，3D打印技术在医学领域的应用已取得的进展；然后总结和重点介绍了3D打印技术在构建医学模型、人工骨骼，制造生物器官、牙齿、可控释放药物以及整形美容等方面的应用；最后对3D打印技术在医学领域的发展趋势进行了预测。

    3D打印(Three Dimensional Printing,3DP)技术起源于20世纪80年代末，随着20多年的发展，已经形成了许多成熟的加工工艺及成型系统，并逐步应用于医学领域。3D打印技术是一种基于离散/堆积成型思想的新型成型技术，它根据零件或物体的三维模型数据，快速、准确地制造出零件或物体的实体模型［1］。随着生物制造［2］概念的提出，3D打印技术在医学方面的应用也越来越受到全球研究人员的重视。

1应用于医疗领域的3D打印技术

    目前可应用于医学领域的3D打印技术有以下几种：选择性激光烧结(Selected Laser Sintering,SLS）、熔融沉积制造（Fused Deposition Modeling,FDM）、迭层实体制造(LaminatedObject Manufacturing,LOM)、光固化成型（Stereolithography,SLA）、喷墨成型（Inkjet Printing）。表1对上述3D打印技术进行了各方面的比较。

表1医学领域3D打印技术比较

2D打印技术在医学领域的应用

2.1构建医学模型

    3D打印技术在医学方面的一大应用是快速构建医学模型。随着影像学和数字化医学的快速发展，利用3D打印技术构建三维立体模型，可用于医疗教学和手术模拟，有利于外科医生对一些复杂手术进行模拟，以制定最佳的手术方案，提高手术的成功率。目前使用医学模型来进行手术模拟的包括神经外科、脊柱外科、整形外科、耳鼻喉科等外科手术(如图1所示)。据报道，美国国家儿童医学中心利用3D打印机成功打印出首个患者的心脏模型［3］，便于医生在术前对患者的心脏结构进行深入的了解。Won等［4］利用快速成型技术，对21例髋骨严重畸形的病例进行术前模拟，根据髋骨模型中畸形的大小和位置信息，制定出完善的全髋关节置换术，成功按照模拟进行了手术。美国3D Systems公司研发了一种合成树脂，能在需要强调的区域进行颜色处理，这是目前唯一可以在制造模型时使用光敏染料技术使其颜色化的光固化树脂［5］，拓宽了医学模型的应用范围和使用效果。医学模型的应用具有缩短手术时间和优化手术方案等优点，在未来有着广阔的发展前景。

2.2构建人工骨骼

    3D打印技术非常适用于制造人体骨骼。虽然人体骨骼具有任意复杂的三维结构，但3D打印的成型过程不受骨骼结构复杂程度的限制，它可以根据骨骼结构中孔隙率和微孔的大小，改变骨骼切片每层的填充方式，调节三维打印材料的密度，从而.......

作者简介：姜杰（1990—），女，江苏南通人，南京师范大学硕士研究生，主要研究方向为电工理论与新技术。
（文章来源《机械设计与制造工程》如需详细资料请联系江苏机械门户网025-83726289）