3D 打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用＊

萬海鑫

（阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 阜陽 236031）

近年來，隨著中國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，中國(guó)醫(yī)療技術(shù)也得以大幅提升，其中3D 打印技術(shù)應(yīng)用逐漸廣泛，其可應(yīng)用在臨床醫(yī)學(xué)中，為臨床醫(yī)學(xué)提供較大的幫助，該技術(shù)包含的內(nèi)容相對(duì)較多，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可有效強(qiáng)化臨床醫(yī)學(xué)研究，將信息技術(shù)與醫(yī)療設(shè)施進(jìn)行有效的結(jié)合，以此發(fā)揮3D 打印技術(shù)自身的作用，提高其使用效率。

1 3D 打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用

目前，在中國(guó)打印設(shè)備以及相關(guān)材料的不斷探索下，3D打印技術(shù)逐漸被應(yīng)用在醫(yī)學(xué)中，并以三維模型為主，采用激光燒結(jié)、熔融沉積等各項(xiàng)技術(shù)，對(duì)金屬、樹脂、塑料等進(jìn)行充分的加工，以此形成相應(yīng)的實(shí)體模型。該技術(shù)與其他技術(shù)有所不同，其采用疊層的打印方式，不斷增加材料，并由各個(gè)系統(tǒng)所控制，能夠進(jìn)行綜合應(yīng)用。同時(shí)，在3D 打印技術(shù)中，還包含著較多的組成部分，如材料、軟件設(shè)計(jì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，以此構(gòu)成3D 打印體系。目前，應(yīng)用在臨床醫(yī)學(xué)的技術(shù)相對(duì)較多，該技術(shù)的精度較高，并且各個(gè)技術(shù)的復(fù)雜程度也不相同，在技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需求，選擇相適宜的技術(shù)，以此可達(dá)到良好的應(yīng)用效果。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用過程中，3D 打印技術(shù)有著較高的材料標(biāo)準(zhǔn)，在材料的選擇過程中，應(yīng)當(dāng)在其強(qiáng)度、安全性、降解性等多方面進(jìn)行充分的考慮。

2 3D 打印技術(shù)的具體內(nèi)容

2.1 FDM 技術(shù)

FDM 技術(shù)也是熔融堆積技術(shù)，該技術(shù)能夠快速成型，并具有自動(dòng)化、精確化的特點(diǎn)，該技術(shù)使用的材料通常是熱塑性材料，如尼龍、ABS、PLA 等。在應(yīng)用過程中，將材料加熱熔化，并使噴頭沿著一定方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，促使材料被逐漸擠出，繼而使其能夠快速固化，進(jìn)行粘結(jié)。并按照層級(jí)結(jié)構(gòu)將其層層堆積到一起，進(jìn)行充分加固，在堆積過程中，其高度也隨之增加，形狀會(huì)因而發(fā)生改變，該技術(shù)的運(yùn)行成本相對(duì)較低，維護(hù)簡(jiǎn)單，便于工作人員進(jìn)行處理[1]。

2.2 PolyJet 技術(shù)

PolyJet 技術(shù)與FDM 技術(shù)較為相似，在該技術(shù)噴射過程中，通常噴射樹脂材料，該打印技術(shù)由多種樹脂組合而成，具有較大的靈活性。同時(shí)，該技術(shù)的色彩相對(duì)較多，性能也較多，具體運(yùn)用過程中表面較為光滑，可有效將不同的零件連接在一起，加以固定。在打印前，需從多方面進(jìn)行考慮，明確其支持結(jié)構(gòu)，了解平衡層的厚度，在該技術(shù)應(yīng)用的過程中，應(yīng)當(dāng)充分明確實(shí)際用途，以此可達(dá)到良好的使用效果。

2.3 激光燒結(jié)

激光燒結(jié)技術(shù)是利用激光將陶瓷、金屬粉末等材料打造相應(yīng)的3D 模型，并利用激光照射在粉末中，使其中的粒子通過照射進(jìn)行不斷疊加，以此形成相應(yīng)的三維模型，該技術(shù)的精度相對(duì)較低。并且，將其制造完成后，會(huì)留下較多的孔隙，同時(shí)，在高溫后，則不需再進(jìn)行相應(yīng)的處理。由于該技術(shù)的激光光束相對(duì)較小，可使用在面積較小的燒結(jié)中，其具有良好的粘結(jié)性，性能也相對(duì)較好，制造的時(shí)間較短，有利于進(jìn)行大規(guī)模的燒結(jié)，以此滿足技術(shù)的有效應(yīng)用。

2.4 熔融沉積

熔融沉積技術(shù)在制造過程中，價(jià)格相對(duì)較低，可有效降低應(yīng)用成本，該技術(shù)是運(yùn)用噴嘴將長(zhǎng)絲擠壓到固定的基體中，促使其逐漸凝固，繼而形成較多的層級(jí)。隨著層次的增加，需將基體逐漸降低，或者將噴嘴進(jìn)行不斷提高，有利于促進(jìn)下一層進(jìn)行有效的沉積，從而可利用噴嘴將有關(guān)材料移動(dòng)到指定位置。在該技術(shù)的模型中，可使用熔點(diǎn)較高的生物針對(duì)聚合物進(jìn)行有效降解。另外，熔融沉積技術(shù)還可打造出復(fù)雜的支架結(jié)構(gòu)，便于對(duì)其充分的應(yīng)用。

3 3D 打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的主要應(yīng)用

3.1 術(shù)前臨床規(guī)劃模擬

在手術(shù)的計(jì)劃及模擬過程中，可采用器官模型展開訓(xùn)練，以此有效提高醫(yī)務(wù)人員的手術(shù)質(zhì)量，促使其在手術(shù)過程中更加熟練，精確地找準(zhǔn)相應(yīng)位置。在傳統(tǒng)的訓(xùn)練方法中，通常采用尸體標(biāo)本進(jìn)行訓(xùn)練，然而該方法在訓(xùn)練的過程中有著較多的爭(zhēng)議，并且，標(biāo)本有限[2]；同時(shí)，在運(yùn)輸過程中具有較高的成本，還難以長(zhǎng)時(shí)間保存，無法進(jìn)行有效的訓(xùn)練。若在訓(xùn)練中采用動(dòng)物模型，也存在著較多的不足，動(dòng)物的器官與人類器官不同，容易產(chǎn)生較大的變異，并且成本相對(duì)較高。針對(duì)該問題，中國(guó)不斷提出模擬訓(xùn)練的方式，通過利用模擬器進(jìn)行有效的練習(xí)，可達(dá)到良好的訓(xùn)練效果。但在實(shí)際的應(yīng)用過程中，其成本高，并且存在著較多的局限性，模擬用具與實(shí)際的手術(shù)刀等工具不相符。為此，在訓(xùn)練過程中，不斷研發(fā)人造器官模型，并利用相關(guān)的3D 技術(shù)，可進(jìn)行良好的常規(guī)檢查，有關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可充分為醫(yī)務(wù)人員指明具體的位置以及整體的解剖結(jié)構(gòu)。在術(shù)前規(guī)劃操作中，不斷加強(qiáng)對(duì)3D 打印技術(shù)的應(yīng)用，可有效掌握實(shí)際病情，做出合理的術(shù)前規(guī)劃，有利于為醫(yī)生的診治方案提供合理依據(jù)。并且3D 技術(shù)具有良好的分辨率，例如在腎臟腫瘤中，通過3D 打印技術(shù)，可建立相應(yīng)的腎臟模型，充分展現(xiàn)其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，有利于醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行穿刺活檢訓(xùn)練，提高醫(yī)務(wù)人員的自身技能。

3.2 強(qiáng)化臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)

將二維影像應(yīng)用在臨床工作中，有利于準(zhǔn)確地理解有關(guān)結(jié)構(gòu)，并且能夠掌握整個(gè)手術(shù)的流程。目前，3D 打印技術(shù)逐漸應(yīng)用在臨床教學(xué)中，不斷突破傳統(tǒng)限制，有利于年輕醫(yī)生通過模型對(duì)抽象的知識(shí)進(jìn)行充分認(rèn)識(shí)，提高其學(xué)習(xí)效率，還能夠增強(qiáng)臨床醫(yī)師的自身能力。并且，醫(yī)學(xué)生還能夠在模型中進(jìn)行手術(shù)的訓(xùn)練，逐漸提高自身的熟練度，使其在該技術(shù)下，掌握更多臨床醫(yī)學(xué)知識(shí)，能夠根據(jù)具體的病情，做好術(shù)前的規(guī)劃以及相應(yīng)的模擬，有效避免在實(shí)際手術(shù)過程中出現(xiàn)失誤的情況，降低手術(shù)失誤的概率，有效提高手術(shù)質(zhì)量。同時(shí)，利用3D 打印技術(shù)可對(duì)各類病狀進(jìn)行充分模擬，將該模型應(yīng)用在臨床教學(xué)中，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，強(qiáng)化對(duì)醫(yī)師的培訓(xùn)，促使其對(duì)解剖的整體過程充分掌握，明確各項(xiàng)手術(shù)中的注意事項(xiàng)，使學(xué)生加深對(duì)結(jié)構(gòu)的印象，繼而可在實(shí)際操作過程中，確保自己操作的準(zhǔn)確性。

3.3 人體植入物及假肢

當(dāng)前，利用3D 技術(shù)可有效將人體植入物以及假肢應(yīng)用在臨床醫(yī)學(xué)中，可精確完成替換手術(shù)，將假肢等進(jìn)行有效植入，有利于關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。該項(xiàng)技術(shù)由多種功能組成，可為人們提供良好的組織，并具有較好的保肢性能。例如，某醫(yī)務(wù)人員在3D 打印技術(shù)下制成的ALIF 植入物有效植入到患者的身體中，完善腰椎間融合術(shù)。利用該方式，可減少手術(shù)的時(shí)間，加快手術(shù)的進(jìn)程，并且能夠有效地降低成本，有利于促進(jìn)該技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)的廣泛應(yīng)用[3]。同時(shí)，根據(jù)不同的病狀，醫(yī)務(wù)人員可根據(jù)3D 模型進(jìn)行充分試驗(yàn)，以找到準(zhǔn)確的治療方法，在術(shù)前進(jìn)行良好的規(guī)劃。在植入物以及假體的植入過程中，3D 打印技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠達(dá)到良好的應(yīng)用效果，充分保證患者術(shù)后的基本生活，提高患者的生活質(zhì)量。將3D 打印技術(shù)應(yīng)用在人體植入物以及假肢中，可確保患者在術(shù)后能夠進(jìn)行充分的移動(dòng)，為關(guān)節(jié)置換術(shù)提供了良好的發(fā)展方向。通過3D 打印技術(shù)的應(yīng)用，可對(duì)各項(xiàng)手術(shù)操作進(jìn)行不斷的探索，以優(yōu)化手術(shù)的整體操作，為患者提供良好的保障。

3.4 臨床醫(yī)學(xué)藥物研究

3D 打印技術(shù)還可應(yīng)用到臨床醫(yī)學(xué)藥物研究中，應(yīng)用范圍相對(duì)較廣。在藥物系統(tǒng)中，如植入給藥、部分給藥等均能通過3D 打印技術(shù)完成。目前，該技術(shù)已在臨床中進(jìn)行常規(guī)應(yīng)用，在釋放藥劑中，其包含壓縮性粉末，在服用后會(huì)快速溶化，通過FDM 技術(shù)的應(yīng)用，含有較多的聚合物，該物質(zhì)在擴(kuò)散的情況下，促使藥物得到充分的釋放。為此，該技術(shù)對(duì)緩釋藥物具有較大的影響，并且，F(xiàn)DM 技術(shù)與傳統(tǒng)的壓縮方法有所不同，在傳統(tǒng)的壓縮片劑下，片劑會(huì)出現(xiàn)吸水等現(xiàn)象。而在FDM 技術(shù)中，則會(huì)直接進(jìn)行腐蝕與擴(kuò)散。與此同時(shí)，3D 打印技術(shù)在藥物研發(fā)中也有較大的作用，具有良好的應(yīng)用效果，在研究過程中，通常用于進(jìn)行藥物的選取等。在選藥時(shí)，首先會(huì)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行充分的研究，動(dòng)物的細(xì)胞與人類的細(xì)胞有所不同，在研究時(shí)，未能得到理想的結(jié)果。在臨床測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中大部分藥物對(duì)人類來說均存在毒素，部分藥物在動(dòng)物上測(cè)試時(shí)是有毒的，然而在人類測(cè)試時(shí)，則呈現(xiàn)無毒的狀態(tài)。

4 結(jié)束語

總而言之，3D 打印技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，其為醫(yī)學(xué)研究帶來較大的幫助。通過3D 打印模型的有效制作，可讓醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行相應(yīng)的訓(xùn)練，提高其手術(shù)的質(zhì)量與熟練度。