3D打印技術(shù)在獸醫(yī)臨床上的應(yīng)用

計(jì)明華

(上海市閔行區(qū)三農(nóng)綜合服務(wù)中心,上海 201109)

3D打印技術(shù)在獸醫(yī)臨床上的應(yīng)用

計(jì)明華

(上海市閔行區(qū)三農(nóng)綜合服務(wù)中心,上海 201109)

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，越來越多的新技術(shù)被應(yīng)用于獸醫(yī)領(lǐng)域。而3D打印這一新技術(shù)已在設(shè)計(jì)、制造、建筑乃至醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到的廣泛應(yīng)用，并借助這一技術(shù)有效突破了多個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。近年來，專家學(xué)者將3D打印技術(shù)應(yīng)用于獸醫(yī)領(lǐng)域，大大提高了動(dòng)物特別是珍稀鳥類救治的存活率以及恢復(fù)率?；诖耍梢詮?D打印技術(shù)的基本概念入手，對其在獸醫(yī)領(lǐng)域應(yīng)用的可能性及優(yōu)勢進(jìn)行深入探討，從而進(jìn)一步擴(kuò)展3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍。

3D打印技術(shù) 獸醫(yī) 應(yīng)用 案例

3D打印技術(shù)作為一種快速成形技術(shù)之一，主要以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，使用粉末狀金屬或者塑料等可黏合材料，通過逐層打印來構(gòu)造相應(yīng)的物體。這項(xiàng)技術(shù)最初只是運(yùn)用于制造模型，而在之后的發(fā)展中，這項(xiàng)技術(shù)又迅速逐漸蔓延至珠寶、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑工程施工、汽車、航空航天以及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，并取得了令世人矚目的成就。目前，將這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用于獸醫(yī)領(lǐng)域的實(shí)際案例還相對較少，但是不可否認(rèn)的是，3D打印技術(shù)與獸醫(yī)的有效結(jié)合，使很多動(dòng)物以及珍稀鳥類獲得了新生。因此，加強(qiáng)對3D打印技術(shù)在獸醫(yī)領(lǐng)域應(yīng)用的深入研究是很有必要的，這也是這項(xiàng)技術(shù)必經(jīng)的道路之一。

1 3D打印技術(shù)的基本概念

3D打印技術(shù)，簡單來說就是在以往普通的二維打印基礎(chǔ)上再增加一維，使平面變成立體。打印機(jī)首先會(huì)在一個(gè)平面上像普通二維打印那樣將粉末狀金屬或者塑料等可黏合材料打印出一層，之后逐層打印，直到最終形成一個(gè)三維物體。世界上第一臺高清晰彩色3D打印機(jī)是由ZCorp公司于2005年研發(fā)成功的，之后3D打印技術(shù)就迅速蔓延至多個(gè)領(lǐng)域，并在很大程度上改變了制造業(yè)的發(fā)展方向。與傳統(tǒng)加工方法相比，基于3D打印技術(shù)的加工方式能制造結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的物體。這在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域體現(xiàn)得較為顯著，像3D打印的頭蓋骨、肝臟模型、脊椎以及手掌等，為我國醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展提供了很大幫助。與此同時(shí)，由3D打印技術(shù)打印出的物體是自然無縫連接的，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性以及連接強(qiáng)度等也較為顯著。然而在實(shí)踐中，受材料、設(shè)備、知識產(chǎn)權(quán)乃至資金的限制，這項(xiàng)技術(shù)還很難進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，但是其為珠寶、牙醫(yī)以及醫(yī)療領(lǐng)域做出的貢獻(xiàn)是不容忽視的，近年來更是挽救了眾多珍稀動(dòng)物的生命。所以，將其與獸醫(yī)領(lǐng)域相結(jié)合是很有前瞻性的。

2 3D打印技術(shù)在獸醫(yī)上的應(yīng)用及設(shè)想

2.1 利用3D打印技術(shù)打印器官

近年來，世界各國的獸醫(yī)領(lǐng)域?qū)＜覟楸Ｗo(hù)珍稀動(dòng)物做出了不懈努力，通過3D打印技術(shù)制造的器官也成為珍稀動(dòng)物的福音。具體來說，借助3D打印技術(shù)，獸醫(yī)專家可以將制造出的血管乃至動(dòng)脈等運(yùn)用于動(dòng)物救治手術(shù)中，為大量患病動(dòng)物提供更加有效地治療。與此同時(shí)，基于3D打印技術(shù)制造出的器官也可以大大緩解供體不足或者移植后的排斥反應(yīng)等問題，且由此制造出的器官不僅是從外形上還是從功能上都十分接近原有器官，這就可以在動(dòng)物救治過程中大大提高動(dòng)物的存活概率，從而為保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)提供保障。另外，通過3D打印技術(shù)還可以在新藥測試方面發(fā)揮其積極作用，由3D打印技術(shù)制造出的動(dòng)物器官從法律意義上講是不具備生命意義的，但是其外形以及功能卻基本與原有器官一致，用它來替換掉實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，不僅可以更快更好地反饋測試結(jié)果，同時(shí)整個(gè)臨床試驗(yàn)的成本也會(huì)大大降低，并保證了動(dòng)物權(quán)利。

2.2 利用3D打印技術(shù)為動(dòng)物手術(shù)做輔助

在前幾年，澳大利亞的一家動(dòng)物診所就利用先進(jìn)的uPrint SE打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對動(dòng)物重要關(guān)節(jié)及生理功能的模擬，并進(jìn)一步提升了自身的動(dòng)物救治水平及能力。舉例來說，有一只小狗的肘關(guān)節(jié)存在一個(gè)骨片，而在通過CT掃描或者X射線后，醫(yī)生仍然無法確定這一現(xiàn)象是如何產(chǎn)生、需要哪些治療、是否會(huì)給小狗的行為產(chǎn)生影響等問題。但是在3D打印技術(shù)的幫助下，醫(yī)生可以利用模型來模擬這個(gè)骨片對小狗的損壞情況，從而確定該手術(shù)應(yīng)該如何進(jìn)行。由此可見，3D打印技術(shù)不僅可以幫助人類擺脫疾病和傷痛，它在獸醫(yī)領(lǐng)域也是具有很高應(yīng)用價(jià)值的。

2.3 利用3D打印技術(shù)為動(dòng)物安裝假肢

前幾年各大網(wǎng)站就報(bào)道了3D打印技術(shù)幫助殘疾動(dòng)物獲得新生的新聞，其中最著名的就是那只名叫Buttercup的鴨子，它由于天生左爪畸形，使它不得不失去了左爪。但是通過3D打印技術(shù)制造出的假肢，讓這只鴨子也可以像其他鴨子一樣正常行走了。這樣的例子還有很多，像中國的一只鸚鵡就在安裝了由3D打印技術(shù)制造的假喙后獲得了新生；一只名為漢娜的拉布拉多獵犬在用3D打印的仿生牙齒替換掉原來損壞的門牙后，重新進(jìn)食并迅速恢復(fù)了健康；廣州的一家動(dòng)物醫(yī)院利用3D打印技術(shù)成功地為一只失去上喙的丹頂鶴制造安裝了一個(gè)義喙；等等。

2.4 利用3D打印技術(shù)制造生物疫苗

在人類社會(huì)發(fā)展至今，世界人口的增長也在很大程度上提高了對生活品以及工業(yè)品的需求，并給環(huán)境造成了很大破壞，由此產(chǎn)生的各種病毒也直接或間接的威脅到人類以及動(dòng)物的生命安全，比如前些年爆發(fā)的SARS病毒以及當(dāng)前的H7N9病毒等。這些病毒的出現(xiàn)也迫使人們必須要積極做好動(dòng)物防疫工作。從原理上看，利用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)生物疫苗的制造生產(chǎn)是切實(shí)可行的，相關(guān)專家借助電鏡來對新病毒進(jìn)行識別，再通過3D打印機(jī)將具有相應(yīng)抗原特性的疫苗打印出來，從而在第一時(shí)間獲得疫苗。在2009年，各國政府為了應(yīng)對H5N1病毒，耗時(shí)6個(gè)月才研究生產(chǎn)出相應(yīng)疫苗，如果使用3D打印技術(shù)，就可以在很短的時(shí)間內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)出最新疫苗，以抑制疫情的蔓延。

3 結(jié)語

綜上所述，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于獸醫(yī)領(lǐng)域是很有價(jià)值且影響深遠(yuǎn)的。雖然在實(shí)際推廣應(yīng)用中還會(huì)受到不小阻力，但是相信在未來的科技發(fā)展中，這些困難將被一一解決，而3D打印技術(shù)打印出的器官、模型、假肢以及生物疫苗等也能在獸醫(yī)領(lǐng)域發(fā)揮其更大的積極作用。

[1] 向順祿，楊冬東，何可，等.3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用及畜牧獸醫(yī)領(lǐng)域的展望[J].獸醫(yī)導(dǎo)刊，2013，（9）：72-74.

[2] 蔣磊.3D打印技術(shù)在動(dòng)物解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用展望[J].吉林畜牧獸醫(yī)，2016，37（8）：16-18.