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3D打印大显身手

发布时间:2019-04-15 16:23:51作者:徐铮奎 实习记者 李傲华来源:医药经济报

尽管3D打印技术问世时间并不很久,但是因为其在制作结构复杂,普通加工工艺难以完成的产品上有独一无二的优势,所以在许多行业大受欢迎。医疗也是深受3D打印技术影响的行业之一。近年来,3D打印医疗技术市场扩张很快,根据BIS研究分析,到2022年,医疗保健应用领域的3D打印市场收入预计将突破38.9亿美元,预计2016-2022年间的复合年增长率为21.9%。3D打印技术在医疗领域有以下新应用:


新应用1  定制人体植入物


每年都有数千个3D打印的骨骼替代品被植入膝盖、臀部、脚踝、脊椎部分或头骨等人体部位,3D打印技术能根据患者的需求和身体特点精准定制植入物,使植入物更完美地与人体相容。

美国生物材料公司Ossweus Fusion System不久前对外宣布:由该公司发明的3D打印骨科新材料——腰骨融合基质材料已获美国FDA批准上市,不久后就能投放市场。这种3D打印技术可为腰椎间盘突出症状严重的患者量身定做一个新的人造腰椎骨并将其植入病人体内,置换掉损坏严重的腰椎骨。该技术利用多孔“海绵钛金属”为基质材料制成人造腰椎骨植入病人体内。因海绵钛金属的微孔率高达80%,故骨细胞能进入微孔内定居并快速生长,充满微孔形成真正的骨头。据公司发言人介绍,该3D打印骨科融合材料与人体具有良好生物相容性,不会遭到免疫系统的排斥,这样确保了植入人造腰骨的安全性。在临床试验中,病人在植入3D打印腰骨材料1~3个月后,经X光透视、荧光显示法、MRI、CT等常规医用影像技术检测结果均显示:植入的3D打印腰骨融合材料生长良好。

去年11月美国和荷兰两国医生合作,利用3D打印技术制作了一个钛钢颅骨并安置在一只颅骨因车祸严重破损的狗头上。这只狗存活至今并能正常进食和奔跑。西方医学界认为:这是3D打印技术在骨科材料上的又一重大新突破。既然3D打印的颅骨能成功用于动物身上,那么为颅骨受伤的病人置换一个新的3D打印(钛钢制作的)人造完整颅骨也已为期不远。

据了解,国际市场上已有多种3D打印骨科及齿科材料新产品,其中包括:3D打印整形外科材料、3D打印齿科修复材料(如人造齿冠等)、3D打印颅骨修补材料(颅骨补丁)以及3D打印假肢等。


新应用2  定制医疗器械


3D打印技术可以快速地生产物美价廉的定制医疗器械,比如助听器、牙齿植入物、眼镜等。以助听器为例,助听器的尺寸对佩戴者的舒适度有很大影响——有时助听器会因为太大而脱落,或者因为太小而引起不适。3D打印的助听器在尺寸上比传统工艺制作的产品更符合佩戴者的个人尺寸,从而改善了助听器的使用体验。在欧美,3D打印技术几乎已经占领了助听器外壳生产的市场。

去年12月,曼彻斯特城市大学的学生Elen Parry 设计了一款名为Hex的3D打印六角耳塞。这款耳塞兼具普通耳塞的外观和助听器的功能,既满足了听力障碍人士的生活需求,又避免了因佩戴助听器引起别人注意的尴尬。Hex耳塞的石墨烯电池和其他组件只能通过3D打印技术生产出来。设计者Parry说:“3D技术可以加快生产速度,还能同时把生产成本维持在较低水平,以满足广大消费者的需求。”

Sonava是全球最大的助听器生产商之一。Sonova利用3D技术扫描患者的耳朵,并将得到的数据经过特殊软件处理,用来制作助听器外壳,这样患者能够得到一个专门为自己定制的助听器。Sonova旗下品牌峰力的Virto B-Titanium助听器是该公司生产的最小的助听器,也是世界上第一款主流的定制钛合金助听器。峰力的高级经理Leo den Hartog表示,3D打印技术是生产这款助听器的“最佳技术”,“它使得我们制造出医用级钛制造助听器,并将其推向更广阔的市场。”

   

新应用3  辅助手术


3D打印技术可以制造一些待处理的特定区域的模型,让外科医生提前进行研究,有助于降低手术中的意外几率。美国整形外科学会(ASPS)发表的一篇论文称,3D打印模型正在成为鼻整形手术的有用工具。使用3D数字图像技术打印出新鼻子的外观模型,当患者和医生都认为该模型符合“理想化结果”时,可以将患者当前外观和模拟结果的数字图像转换为3D打印模型。在手术中,外科医生可以将3D打印模型作为“并排参考”,帮助观察鼻整形过程中发生的细微变化。

对于外科医师来说,连接小动脉夹端是一个挑战。如果手术操作不当,缝合线会穿过动脉的上下壁,从而导致阻塞。为了解决这一难题,内布拉斯加州大学林肯分校的研究人员开发了一种3D打印支架,可以帮助外科医生缝合小动脉。技术原理很简单——将小管插入动脉的两个开口端,使之粘附在血管内表面,这样有助于在缝合过程中将动脉固定在一起。该装置是完全可吸收的,一旦动脉被密封,装置在几分钟内就会溶解。为了达到这些要求,研究人员使用了一种以蔗糖为基础的材料,这种材料不仅能溶解在血液中,而且有助于减少危险血栓的发生。研究小组配制出糖的混合物,以便进行3D打印。这意味着他们可以为个别病人生产不同尺寸的支架,以适应不同的动脉。


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