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【概要描述】2017年医用3D打印技能的七个范畴运用进展

医药生物行业是今朝3D打印技能扩张最为迅猛的行业。3D打印技能可以或许为医疗生物行业提供更完备的个性化解决方案； 生物3D打印技能将促成再生医学范畴于人造活体构造与器官的研究。

作者： 年夜康健派编纂来历： 本站原创2017-03-23 23:57:47

医药生物行业是今朝3D打印技能扩张最为迅猛的行业。3D打印技能可以或许为医疗生物行业提供更完备的个性化解决方案； 生物3D打印技能将促成再生医学范畴于人造活体构造与器官的研究。 于个性化解决方案方面，比力典型的运用有3D手术预计划模子、手术导板、3D打印植入物，和假肢、助听器等痊愈医疗器械。于再生医学范畴，研究职员已经经于哄骗生物3D打印技能造就人造器官方面取患了值患上必定的进展。本文重要不雅察了2017年第一季度，医用3D打印技能于以下7个范畴的最新进展。

1 手术计划模子

对于在危害高难度年夜的手术，术前计划十分主要。传统上，经由过程CT、核磁共振（MRI）等影像装备获取患者的数据，是做大夫手术预计划的根蒂根基，但获得的医学影像是二维的，以后还需要哄骗软件将二维数据转成传神的三维数据。3D打印机可以将三维模子间接打印出来，既可辅助大夫举行精准的手术计划、晋升手术的乐成率，又利便大夫与患者就手术方案举行直不雅的沟通。此外，纵然于医治掉败，3D打印也能够为医患两边提供可溯源的依据。

世界首例Mr混淆实际技能辅助的乳房重修手术完成

2017年3月，四川省肿瘤病院大夫术中头戴已经经输入患者三维影像信息的HoloLens眼镜，术前3D血管数据个性化切确设计切取面积为22cm*14cm的股内侧穿支皮瓣游离移植一期重修乳房，手术用时6个小时就患上以保险顺遂完成。

辅助肿瘤手术的3D打印肝脏模子普及无望，仅需不到 150 美元

3月初，波兰克拉科夫一医学团队经由过程展示了肝脏内部肿瘤、内轮回体系，和对于外科大夫或者将面对的种种问题予以参照。研究者以一位 52 岁的女病人的肝脏为样本，先得到其肝脏 CT 扫描，再使用 PLA 彩色质料的尺度 3D 打印机，举行六个部件的打印。随后搭建起 肝薄壁构造的支架（liver parenchyma scaffold） ，再填充硅胶质料。完成后的模子即能清楚可见肝脏，包孕外形、品质，另有肿瘤及内部些许血管。统共破费约 160 小时，模子成本低在 150 美元。比拟在2015 年日本筑波年夜学科研团队的研究，此项3D肝脏模子将成本拉至可接管的程度，让年夜部门病患能负担患上起，定制化的医治方案敌手术乐成率晋升亦有所助益。

3D打印心脏模子拯救洛杉矶婴儿生命

当18个月年夜的Nate Yamane因为心脏肺动脉变窄最先危及生命时，儿科心脏病专家Frank Ing意想到他需要一个支架，一个用在医治狭小或者弱动脉的小网状管。使用Nate的心脏CT扫描数据，病院团队创立了壅闭区域的3D打印模子。Ing玻士建造了一个非凡的小型支架，以顺应从狭小动脉的3D模子。成果是乐成的：Nate的氧程度隔夜获得了改良。

广东完成首例3D打印换脊骨

南边医科年夜学从属第三病院（广东省骨科病院）骨肿瘤科团队乐成为一位脊索瘤患者切除了了脊椎，并植入3D打印人工椎体，这是广东完成的首例3D打印换脊骨手术。个性化的3D打印人工脊柱更有益在掩护神经，并利在术后骨愈合。

2 手术导板

手术导板是将手术预计划方案正确的于手术中实行的辅助手术东西。于多个学科都有运用，例如：枢纽关头类导板、脊柱导板、口腔莳植体导板，另有肿瘤内部内照射源粒子植入的导向定位导板等。

Materialise打造儿科3D打印手术导板获FDA许可

这象征着患有天赋性骨疾病或者骨骼受伤的儿童就能获得更好的医治。该3D打印导板是三维的，按照对于患者骨骼的扫描数据天生，可让大夫得到最真正的信息，从而更好地计划手术。别的，其打造成本也不高，即便平凡患者也承担患上起。

3 植入物

一些植入物是经由过程锻造或者传统的金属加工要领来打造的，需要起首打造出模具，对于在只需要一件或者者少许的植入物来讲，单件出产成本十分昂贵。再加之具备生物相容性的植入物质料自己的高价格，骨科植入物的总打造成本是十分昂贵的。对于在布局繁杂的非凡植入物，使用从传统技能也难以实现。而3D打印技能用在打造骨科植入物，可以有用降低定制化、小批量植入物的打造成本，并可以打造出更多布局繁杂的植入物。最近几年医疗行业愈来愈多地接纳金属3D打印技能（间接金属激光烧结或者电子束熔融）设计以及打造医疗植入物。于大夫与项目师的互助下，使用3D打印技能可以或许打造出更多进步前辈及格的植入物以及假体。3D打印技能也让定制化植入物的交货速率患上以晋升，从设计到打造一个定制化的植入物最快时可以于24小时以内完成。项目师经由过程病院提供的X射线、核磁共振、CT等医学影像文件，成立三维模子并设计植入物，终极将设计文件经由过程金属3D打印装备打造出来。

OPM公司的3D打印骨植入物得到欧洲专利核准

牛津高机能质料公司（OPM）的 用在骨替代的定制植入物 将哄骗新兴的OsteoFab植入物打造工艺。OPM此刻将把其高机能增添打造工艺运用在3D打印定制植入物，以履行骨替代操作。该欧洲专利最初在2011年末提交，在2016年12月21日生效，并将连续到2029年8月7日。今朝，OPM仍是第一家也是独一一家得到FDA 510（k）核准的3D打印患者特同性聚合物基植入物的公司。

澳国乐成实行首例3D打印钛-聚合物胸骨植入手术

Australia联邦科学与工业研究构造（CSIRO）、墨尔本医疗植入物公司Anatomics以及英国大夫联手，为一位61岁的英国患者Edward Evans实行了3D打印����Ϸapp钛-聚合物胸骨植入手术，这也是全世界创始。以前这类植入物正常城市用纯钛打造，新型胸骨植入物可以或许比以前的纯钛植入物更好地帮忙重修人体内的 坚硬与柔软构造 。Evans术后仅12天就能出院，而且今朝恢复十分迅速。

印度首个3D打印钛椎骨植入物让32岁主妇再次行走

印度Medanta The Medicity病院的大夫们让一位始终患有脊柱结核的32岁主妇再次行走。这也是印度初次举行此类手术。女患者的第一节、第二节、第三节颈椎严峻毁伤，这象征着于她的颅骨与下颈椎之间没有任何骨骼支撑。借助进步前辈的金属3D打印技能，大夫们3D打印了一个钛椎骨，并用它替换了患者脊柱中的受损部门，从而有用弥补了第一节颈椎以及第四节颈椎之间的空缺。手术一共举行了10小时。这也是世界上第三例此类手术。

首个植入3D打印脊椎患者已经能开车骑车

2016年6月12日，世界首个3D打印脊椎植入手术于北医三院完成。2017年1月初患者的CT显示，该患者其时被植入的长达19厘米的3D打印内动物与他原有脊柱稳稳地毗连于一路，内动物与脊柱的毗连处可见到高密度影，已经有骨交融的迹象。

鼓楼病院海内创始3D打印导航治蝶颚神经痛

南京鼓楼病院团队对于患者举行了头颅薄层CT扫描，设计并3D打印出个性化的蝶颚神经节参与导航模板，术中以模板指导穿刺至方针靶点，以少许局麻药物精准地完成为了蝶颚神经节停滞，停滞完成时患者即刻感应鼻塞感及眼部的酸胀感较着减缓，右面部的连续性隐痛也较着好转。随后，团队哄骗该导航模板举行了一次蝶颚神经节脉冲射频医治与两次停滞医治，患者右面部的痛苦悲伤彻底消散。3D打印个性化导航模板，不只极年夜缩短了手术时间，削减了手术的创伤，对于需要举行屡次手术操作的患者，更是极年夜的帮忙。

4 痊愈医疗器械

与3D打印钛合金定制化飞机零部件以及超等轿跑个性化零部件同样，假肢、助听器等痊愈医疗器械一样具备小批量、定制化的需求，而且设计具有繁杂性，传统数控机床遭到加工角度等要素的限定每每难以实现。此外，哄骗3D打印技能建造单个定制化痊愈辅具的成本会光鲜明显降落。

3D打印痊愈医疗器械的推广需要专业的医疗器械办事商参与，从数据收罗、设计、成型和产物的认证方面举行专业的操作。

史上最小3D打印定制钛金属助听器问世

http://info.printing.hc360.com/2017/03/131619627737.shtml

Phonak与德国3D打印公司EnvironTEC互助开发出定制式钛金属助听器VirtoB-Titanium.这必然制模式的亮点于在外壳以及重要部门均为3D打印，而且外壳不是由传统的助听器外壳丙烯酸组成，而是使用重量更轻，强度更高的钛金属制成，为此，外壳的厚度于划一保险水平的环境下削减了50%（0.2毫米）。经由过程3D打印技能，不单年夜年夜缩短了助听器定制的时间（据相识，该装备可于1小时内建造65个助听器壳或者45个耳模），还将越发切确地适配听损者的耳道形态，这类技能险些不受传统耳模建造职员的技能差距影响。

5 3D打印于口腔科的运用

牙齿修复以及医治的成本是牙科诊所、试验室需要思量主要要素，许多有先见之明的牙科诊所、试验室已经经引入数字化口腔技能，以晋升效率、降低成本。最近几年来，以软件设计为根蒂根基的牙科修复变患上普及，许多牙科诊所、试验室或者专业义齿出产企业都引入了3D打印技能。联合了3D打印的数字化口腔技能为牙科行业带来了精度高、成本低、效率高，和切合规范化出产链相符的口腔数据。

很多牙科诊所或者试验室都有益用3D打印机来打造患者牙齿模子。建造模子需要的三维数据可以经由过程间接扫描口腔来网络（扫描整个口腔约莫需要2分钟），或者者经由过程直接扫描传统的物理模子的体式格局来网络。牙科3D模子可以用作模具并使用传统要领辅助出产牙冠、假牙等。另外一种作用与骨科、肿瘤手术3D模子近似，即用来模仿、计划手术历程，或者与患者沟通手术历程。

间接3D打印义齿也已经经可以实现。Envision TEC公司已经经有一种打印质料得到了食物及药物治理局（FDA）的认证，这些3D质料可以间接用来打印姑且牙冠。该姑且牙冠给患者佩带的时间以至可以长达5年之久。不少专业人士估计，到2020年之前，年夜大都牙医城市逐渐最先使用3D打印的牙冠，从而不需要牙科试验室举行高度专业的出产，同时也满意了病人对于在牙冠的差别需求。

此外，经由过程3D打印技能出产的牙齿矫正器也走向运用。比起传统的牙齿矫正器，3D打印通明矫正器不只隐形、雅观，并且尺寸更合适患者于矫正时期每一个阶段的牙齿状况。比拟传统体式格局下需要依赖牙医的经验举行调解，这类矫正技能更具上风。于外洋ClearCorrect公司已经经使用Stratasys公司的3D打印装备以及质料出产通明矫正器。海内也有时代天使如许的隐形矫正器品牌。

用3D打印技能建造金属质料的牙冠固定桥等修复体同样成为牙科行业运用的技能。总之，3D 打印将数字化口腔技能的效率带到出产阶段。经由过程联合使用口腔扫描、CAD/CAM 设计以及 3D 打印，牙科试验室可以正确、倏地的出产牙冠、齿桥、牙科模子、矫正器等一些列的牙科产物。

于牙科行业经常使用到的3D打印技能重要有：光敏树脂选择固化技能（SLA）、选择性激光融化技能（SLM）、喷墨打印技能（Polyjet）、金属激光烧结技能（DMLS），本色上也是SLM技能。但每一种技能合适加工的牙科产物差别。SLA技能重要用在牙科手术导板、姑且牙冠以及牙桥打造，和掉蜡锻造的树脂模子。牙冠固定桥等修复体所接纳的质料重要有牙科用金合金、钛合金、钴铬合金以及不锈钢等，这种修复体对于精度要求很高，且修复体的外形比力繁杂。SLM 技能因具备倏地、可间接打造周详的、个性化的繁杂金属布局，以是于口腔修复体系体例造中有很年夜上风。Polyjet技能于建造牙模、手术导板、贴面模子、牙齿矫正器、递送以及定位托盘和各种模子的相干试验室以及营业设计方面有很多运用案例。DMLS技能工艺道理出自选择性激光融化（SLM），Traini T等已经接纳此技能间接打造功效梯度钛质料的多孔牙科植入体。

岂论是三维口腔扫描、CAD设计软件照旧用3D打印牙模、牙冠，这些数字化技能的意思于在，使大夫逐渐没必要再亲主动手建造模子、义齿等牙科产物、负担牙科技师的事情，而是将更多精神回归到口腔疾病的诊断及实行口腔手术自己。对于在牙科技师而言，虽然远于大夫诊室以外，但只有得到患者的口腔数据，就能够按照大夫要求定制出精准的牙科产物。

6 生物3D打印

以前提到使用金属、塑料等非活体构造质料3D打印的定制化假肢、牙科、骨科植入物、助听器外壳等医疗器械都属在 低级阶梯 。而打印血管、软骨构造这种单一的活体构造属在 中级阶梯 。3D打印的人工肝脏、心脏等人工器官则属在 顶级阶梯 。

不管是人造血管、软骨构造，照旧肝脏构造、肾脏构造，其焦点是特定类型细胞的分散（或者定向引诱）及年夜范围扩增。而生物3D打印技能，于人工构造、器官造就历程更多负担了三维外形的构建，即让人体细胞根据预先设计好的外形来生长。是以人造器官、构造的成长更年夜水平上取决在生物技能的成长。

日本京都年夜学研发出促成神经再生的生物3D打印导管

日本京都年夜学的研究职员使用 来自Cyfuse Biomedical的Regenova 3D生物打印机创立管状导管，可以促成受损的神经细胞再生。研究职员于六只老鼠身上使用8妹妹3D打印导管桥接神经中的5妹妹间隙；对于在其他六只，使用当前尺度的硅管。研究职员发明，3D生物打印导管有助在促成老鼠的神经再生，速率比硅胶管更快，这进一步注解生物3D打印导管有一天可以用在帮忙患者的神经毁伤恢复。

3D打印血管植入植物体内

以前，有报导称俄罗斯生物科技集团3D Bioprinting Solutions已经乐成将3D打印甲状腺植入一只老鼠体内。2016年末中国科学家已经乐成将3D打印血管植入恒河猴体内，这标记着于打印血管及其他器官用在人类移植方面迈出了主要的一步。该可3D打印机打印出约2厘米长的血管样本，然后将这些血管植入30只恒河猴的胸腔中。植入一个月后，人工血管中的干细胞生长整天然血管所需的多种细胞，跟着时间推移，这些细胞与恒河猴的原生血管已经变患上 不成区别 。

UCSD团队3D打印出仅5毫米年夜血管收集并乐成植入植物体内

哄骗自行研制的数字光处置惩罚（DLP）3D打印机，他们乐成打印出了繁杂的血管收集，而此收集于被植入小鼠体内后竟然乐成与后者的血管体系实现了交融，而且体现出了一般的功效。 与以前呈现过的近似工程比拟有以下几个较着的长处：①根蒂根基是真正的人类血管扫描数据，以是打印出的血管更繁杂，连毛细血管都包罗。比拟之下，其它近似工程许多都只是打印出简朴的一段；②接纳的质料除了了光敏聚合物还包孕了水凝胶以及内皮细胞，以是血管收集的兼容性更好。而且，光敏聚合物的成本还很低。③打印速率很是快，整个历程只用了十几秒（固然也是由于血管收集自己就很小，尺寸仅为4毫米x5毫米x0.6毫米），而假如换做挤出式3D打印技能，可能要数小时。于破费1天时间造就了一些如许的3D打印血管收集后，团队将它们植入了小鼠的皮肤伤处。两周后，他们欣喜地发明，这些人工血管不单与小鼠自身的血管收集乐成交融，并且没有呈现任何拥塞环境 小鼠的血液轮回十分一般。毫无疑难，这就为对于在人类的器官移植带来了新的但愿。

加拿年夜生物公司Aspect联手强生研发3D打印膝枢纽关头软骨

加拿年夜生物技能公司Aspect Biosystems与强生DePuy Synthes Products告竣一项新的研究互助，用Aspect的 打印机上的试验室（Lab-on-a-Printer） 生物打印平台来开发合用在手术医治的生物打印膝盖半月板。

法国完玉成球首例 3D打印模具辅助建造定制化支气管 植入手术

该定制的支气管是CHU病院与图卢兹的专业定制化3D打印植入物公司Anatomik Modeling结合建造的。起首对于病人的支气管举行3D扫描，然后基在所患上数据3D打印出等比例模子，末了以此模子为模具举行硅胶锻造。3D打印的模具切确再现了患者的原始支气管外形到达最好效果。

跨标准血管布局的生物3D打印

浙年夜贺永团队研发了一种血管3D打印工艺，该工艺能实现宏微跨标准血管布局的打印，宏不雅流道可用在各类机械力的加载，微不雅通道可用在养分运送和化学物资的加载。本血管打印模子可以集成于器官芯片上，可运用在药物筛选、细胞共造就、细胞力学等范畴。

这是一种全新的血管打印要领。其特色是能实现宏微跨标准流道的同时成形。经由过程课题组自行研发的血管打印机，哄骗同轴喷头打造出中空凝胶纤维，装载成纤维细胞以及光滑肌细胞的凝胶纤维可控沉积于三维打印平台中的扭转模板上，内皮细胞种于中空凝胶纤维交融后造成的宏不雅通道内。课题组经由过程年夜量的工艺试验，体系解决了跨标准血管布局的成型问题；经由过程流体流动试验演示了多标准流道的用场；并经由过程后续的三层细胞造就试验展示了于构造项目运用中的可能性。

相干浏览：跨标准血管布局3D打印工艺首创者 浙江年夜学贺永传授

http://news.bioon.com/article/6699294.html

7 3D打印与制药

经由过程3D打印成形技能制备药物缓释装配，与传统压片要领比拟具备怪异的上风。3D打印可以实现多种质料切确成形以及局部微细节制，获得具备繁杂内部布局的装配；释药特性与所假想的繁杂释药举动一致。经由过程3D打印成形技能，将粉末质料粘结成形，可以利便的实现医学运用中常需要的具备繁杂型腔的多孔布局，对于在药物开释有着主要意思。

经由过程调解打印液流速、喷头挪动速率、打印液液滴直径、粉末铺层厚度、喷涂次数、喷涂角度、喷涂位置等工艺参数，可以转变药剂中含量、辅料身分以及构成，从而转变药物开释速度以及开释量，使患上详细的出产历程矫捷而简朴，经由过程CAD（计较机辅助设计）为单个患者设计打造抱负化的医治体式格局成为可能。

3D打印协助科学家研习开发可探测病毒的医用传感器

3D打印原型探测器，此中包罗一个接纳了呆板进修技能来不停举行自我调解的传感器。一种新的、更有用的微小物资检测要领由此降生，该要领可检测癌症生物标记物、病毒、卵白质等。这可以改良严峻传染以及疾病的诊断以及医治。读取器包孕四种差别颜色的LED、一个相机以及一个3D打印塑料外壳。因为接纳了3D打印技能，原型的造价很自制，但同时也很耐用，可按照差别的环境举行定制化设计。

UCLA推出新型生物墨水，可3D打印成药物

加州年夜学洛杉矶分校（UCLA）开发出了一种全新的生物墨水，而这类墨水可以或许经由过程喷射3D打印技能被制成药物。 UCLA这次开发的新型生物墨水重要身分是通明质酸（一种自然生物份子，广泛存于在皮肤、结缔构造、神经体系中），至在其3D打印历程则大抵以下： 1）与光激发剂混淆，从而于遭到光芒照射时固化； 2）与盐酸罗匹尼罗（用在医治帕金森氏症）混淆，构成药物原质料 这里申明一下，之以是会选盐酸罗匹尼； 作为API重要是由于它具备精良的亲水性，很轻易消融 这不单有益在人体接收，并且有益在测算药物消融速度。 3）将上述混淆物经由过程压电喷嘴沉积成型。UCLA团队对于其于模仿胃部酸性情况中的消融速度举行了丈量。成果显示其消融率于15分钟内就跨越了60%，到30分钟时更是跨越了80%.可是，这类药物也有有余的地方，就是于1小时的消融后，会掉去一小部门（约4%）。

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