3d打印技术在医学领域的应用与展望

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1、2014年11月机械设计与制造工程Nov．2014第43卷第11期MachineDesignandManufacturingEngineeringVol．43No．11DOI:10．3969/j．issn．2095－509X．2014．11．0023D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)摘要: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

2、用;最后对3D打印技术在医学领域的发展趋势进行了预测。关键词:3D打印;生物制造;医学应用中图分类号:Ｒ319文献标识码:A文章编号:2095－509X(2014)11－0005－053D打印(ThreeDimensionalPrinting，3DP)技23D打印技术在医学领域的应用术起源于20世纪80年代末，随着20多年的发展，2．1构建医学模型已经形成了许多成熟的加工工艺及成型系统，并逐3D打印技术在医学方面的一大应用是快速构步应用于医学领域。3D打印技术是一种基于离建医学模型。随着影像学和数字化医学的快速发散/堆积成型思想的新型成型技术，它根据零件或展，利用3D打印技

3、术构建三维立体模型，可用于物体的三维模型数据，快速、准确地制造出零件或医疗教学和手术模拟，有利于外科医生对一些复杂［1］［2］物体的实体模型。随着生物制造概念的提手术进行模拟，以制定最佳的手术方案，提高手术出，3D打印技术在医学方面的应用也越来越受到的成功率。目前使用医学模型来进行手术模拟的全球研究人员的重视。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1应用于医疗领域的3D打印技术学中心利用3D打印机成功打印出首个患者的心目前可应用于医学领域的3D打印技术有以［3］，便于医生在术前对患者的心脏结构进脏模型下几种:选择性激光烧结

4、(SelectedLaserSintering，行深入的了解。Won等［4］利用快速成型技术，对SLS)、熔融沉积制造(FusedDepositionModeling，21例髋骨严重畸形的病例进行术前模拟，根据髋FDM)、迭层实体制造(LaminatedObjectManufactur-骨模型中畸形的大小和位置信息，制定出完善的全ing，LOM)、光固化成型(Stereolithography，SLA)、喷髋关节置换术，成功按照模拟进行了手术。美国墨成型(InkjetPrinting)。表1对上述3D打印技术3DSystems公司研发了一种合成树脂，能在需要强进行了各方面的

5、比较。调的区域进行颜色处理，这是目前唯一可以在制造表1医学领域3D打印技术比较模型时使用光敏染料技术使其颜色化的光固化树［5］工艺分辨率成本优点缺点脂，拓宽了医学模型的应用范围和使用效果。选择性成型范围大，材料成本高，成型医学模型的应用具有缩短手术时间和优化手术方中高激光烧结种类多，强度高表面质量差案等优点，在未来有着广阔的发展前景。熔融沉积中低成本低，强度高成型速度慢2．2构建人工骨骼制造3D打印技术非常适用于制造人体骨骼。虽然迭层实体成本低，成型范围低低材料种类少制造大人体骨骼具有任意复杂的三维结构，但3D打印的光固化高中成型范围大强度中等成型过程不受骨骼结构复杂程度的

6、限制，它可以根成型据骨骼结构中孔隙率和微孔的大小，改变骨骼切片成本低，成型速度喷墨成型低低强度差快，材料种类多每层的填充方式，调节三维打印材料的密度，从而收稿日期:2014－10－09基金项目:国家自然科学基金资助项目(61273243);江苏省重大科技支撑项目(BE2012201);民生科技专项资金资助项目(BM2013005)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。·5·2014年第43卷机械设计与制造工程图23D打印构建人工骨骼图13D打印构建医学模型从而达到组织器官修复或再生的目的。而利用3D改变孔隙率和

7、微孔大小，最终制造出适应细胞生长打印技术制造生物器官，就要将支架材料、细胞、细的活性骨骼。胞所需营养、药物等重要的化学成分在合理的位置目前国内很多高校和研究机构开展了利用3D和时间同时传递，从而形成生物器官。打印技术构建人工骨骼的研究。其中清华大学的目前国内很多高校如清华大学、西安交通大学颜永年和西安交大的卢秉恒是最具代表性的，他们等也在进行生物器官制造的相关研究。清华大学带领其研究小组成员在生物材料快速成型方面进［9］开展了细胞直接三维受控组装技术的研究，成行了深入研究，并成功制造出了具有生物活性的人功制造出了具