國內(nèi)醫(yī)療行業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)的應(yīng)用始于上世界80年代后期，最初主要用于快速制造3D醫(yī)療模型，在當(dāng)時(shí)，3D打印技術(shù)主要用來幫助醫(yī)生與患者溝通、準(zhǔn)確判斷病情以及進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃?？梢哉f，我國在醫(yī)療行業(yè)對(duì)于3D打印技術(shù)應(yīng)用的探索起源已久，并伴隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展走向深入。

近年來，隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和精準(zhǔn)化、個(gè)性化醫(yī)療需求的增長，3D打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用在廣度和深度方面都得到了顯著發(fā)展。在應(yīng)用的廣度方面，從最初的醫(yī)療模型快速制造，逐漸發(fā)展到3D打印直接制造助聽器外殼、植入物、復(fù)雜手術(shù)器械和3D打印藥品。在深度方面，由3D打印沒有生命的醫(yī)療器械向打印具有生物活性的人工組織、器官的方向發(fā)展。本文主要介紹醫(yī)用3D打印技術(shù)在如下5個(gè)領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

1、手術(shù)規(guī)劃模型

對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)高難度大的手術(shù)，術(shù)前規(guī)劃十分重要。傳統(tǒng)上，通過CT、核磁共振（MRI）等影像設(shè)備獲取患者的數(shù)據(jù)，是做醫(yī)生手術(shù)預(yù)規(guī)劃的基礎(chǔ)，但得到的醫(yī)學(xué)影像是二維的，之后還需要利用軟件將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成逼真的三維數(shù)據(jù)。3D打印機(jī)可以將三維模型直接打印出來，既可輔助醫(yī)生進(jìn)行精準(zhǔn)的手術(shù)規(guī)劃、提升手術(shù)的成功率，又方便醫(yī)生與患者就手術(shù)方案進(jìn)行直觀的溝通。此外，即使在治療失敗，3D打印也可以為醫(yī)患雙方提供可溯源的依據(jù)。

2、植入物

一些植入物是通過鑄造或傳統(tǒng)的金屬加工方法來制造的，需要首先制造出模具，對(duì)于只需要一件或者少量的植入物來說，單件生產(chǎn)成本十分昂貴。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特殊植入物，使用從傳統(tǒng)技術(shù)也難以實(shí)現(xiàn)。而3D打印技術(shù)用于制造骨科植入物，可以有效降低定制化、小批量植入物的制造成本，并可以制造出更多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的植入物。近年醫(yī)療行業(yè)越來越多地采用金屬3D打印技術(shù)（直接金屬激光燒結(jié)或電子束熔融）設(shè)計(jì)和制造醫(yī)療植入物。在醫(yī)生與工程師的合作下，使用3D打印技術(shù)能夠制造出更多先進(jìn)合格的植入物和假體。

3、骨骼替換

對(duì)于需要切除骨骼的患者來講，這無疑是一個(gè)天大的好消息，如今通過3D打印機(jī)可以打印用于替換人體骨骼的鈦合金“骨骼”。目前已研發(fā)了幾十種3D打印機(jī)打印出來的鈦合金人體“骨骼”，其中頸椎椎間融合器、頸椎人工椎體及人工髖關(guān)節(jié)3個(gè)產(chǎn)品已進(jìn)入臨床觀察階段。

與傳統(tǒng)的金屬骨骼相比，3D打印“骨骼”不但尺寸非常精確，而且?guī)в锌晒┕穷^長入的孔隙（打印出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)），相鄰骨頭在生長的過程中會(huì)進(jìn)入孔隙，使真骨與假骨之間牢固地結(jié)成一體，使患者的恢復(fù)期縮短。這項(xiàng)技術(shù)同樣要用到上面講的CT掃描，三維重建技術(shù)，再使用金屬3D打印機(jī)打印出鈦合金骨骼。

4、皮膚修復(fù)

有研究者研究將不同細(xì)胞外基質(zhì)應(yīng)用于皮膚3D打印技術(shù)中，這樣可以最大限度將皮膚的活性及其他天然屬性提高，使得移植后受損皮膚的修復(fù)及打印皮膚與正常皮膚有效地融合。將人皮膚成纖維細(xì)胞和角朊細(xì)胞直接沉積在支架上，取得了良好的皮膚組織再生效果，采用靜電紡絲技術(shù)制成多層膠原支架。

5、生物3D打印

之前提到使用金屬、塑料等非活體組織材料3D打印的定制化假肢、牙科、骨科植入物、助聽器外殼等醫(yī)療器械都屬于“初級(jí)階梯”。而打印血管、軟骨組織這類單一的活體組織屬于“中級(jí)階梯”。3D打印的人工肝臟、心臟等人工器官則屬于“頂級(jí)階梯”

新加坡南洋理工大學(xué)的Leong等試圖研究適合于SLS技術(shù)的聚合物及其成形結(jié)構(gòu)的特性，提出了制造條件、制造精度、材料生物相容性和可重復(fù)性是3D打印技術(shù)的關(guān)鍵要素，利用選擇性激光燒結(jié)制造血管支架結(jié)構(gòu)。Lee等制備了內(nèi)徑1mm的3D打印水凝膠管道模型，成功誘導(dǎo)周圍毛細(xì)血管形成了微血管床。

無論如何，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的初步應(yīng)用，已經(jīng)顛覆了人們對(duì)現(xiàn)有醫(yī)療的認(rèn)知，眾多發(fā)達(dá)國家都投入了足夠的人力及資金，以期將此作為人類健康的全球戰(zhàn)略?；?D打印技術(shù)的再生醫(yī)學(xué)組織工程，已經(jīng)成為繼人類基因大規(guī)模測(cè)序完成之后，生命科學(xué)中最活躍的發(fā)展領(lǐng)域之一及科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，在國際性的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)熱潮來臨之前，掌握關(guān)鍵技術(shù)就獲得了生命科學(xué)前沿技術(shù)的制高點(diǎn)。

國內(nèi)醫(yī)療行業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)的應(yīng)用始于上世界80年代后期，最初主要用于快速制造3D醫(yī)療模型，在當(dāng)時(shí)，3D打印技術(shù)主要用來幫助醫(yī)生與患者溝通、準(zhǔn)確判斷病情以及進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃?？梢哉f，我國在醫(yī)療行業(yè)對(duì)于3D打印技術(shù)應(yīng)用的探索起源已久，并伴隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展走向深入。

近年來，隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和精準(zhǔn)化、個(gè)性化醫(yī)療需求的增長，3D打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用在廣度和深度方面都得到了顯著發(fā)展。在應(yīng)用的廣度方面，從最初的醫(yī)療模型快速制造，逐漸發(fā)展到3D打印直接制造助聽器外殼、植入物、復(fù)雜手術(shù)器械和3D打印藥品。在深度方面，由3D打印沒有生命的醫(yī)療器械向打印具有生物活性的人工組織、器官的方向發(fā)展。本文主要介紹醫(yī)用3D打印技術(shù)在如下5個(gè)領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

1、手術(shù)規(guī)劃模型

對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)高難度大的手術(shù)，術(shù)前規(guī)劃十分重要。傳統(tǒng)上，通過CT、核磁共振（MRI）等影像設(shè)備獲取患者的數(shù)據(jù)，是做醫(yī)生手術(shù)預(yù)規(guī)劃的基礎(chǔ)，但得到的醫(yī)學(xué)影像是二維的，之后還需要利用軟件將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成逼真的三維數(shù)據(jù)。3D打印機(jī)可以將三維模型直接打印出來，既可輔助醫(yī)生進(jìn)行精準(zhǔn)的手術(shù)規(guī)劃、提升手術(shù)的成功率，又方便醫(yī)生與患者就手術(shù)方案進(jìn)行直觀的溝通。此外，即使在治療失敗，3D打印也可以為醫(yī)患雙方提供可溯源的依據(jù)。

2、植入物

一些植入物是通過鑄造或傳統(tǒng)的金屬加工方法來制造的，需要首先制造出模具，對(duì)于只需要一件或者少量的植入物來說，單件生產(chǎn)成本十分昂貴。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特殊植入物，使用從傳統(tǒng)技術(shù)也難以實(shí)現(xiàn)。而3D打印技術(shù)用于制造骨科植入物，可以有效降低定制化、小批量植入物的制造成本，并可以制造出更多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的植入物。近年醫(yī)療行業(yè)越來越多地采用金屬3D打印技術(shù)（直接金屬激光燒結(jié)或電子束熔融）設(shè)計(jì)和制造醫(yī)療植入物。在醫(yī)生與工程師的合作下，使用3D打印技術(shù)能夠制造出更多先進(jìn)合格的植入物和假體。

3、骨骼替換

對(duì)于需要切除骨骼的患者來講，這無疑是一個(gè)天大的好消息，如今通過3D打印機(jī)可以打印用于替換人體骨骼的鈦合金“骨骼”。目前已研發(fā)了幾十種3D打印機(jī)打印出來的鈦合金人體“骨骼”，其中頸椎椎間融合器、頸椎人工椎體及人工髖關(guān)節(jié)3個(gè)產(chǎn)品已進(jìn)入臨床觀察階段。

與傳統(tǒng)的金屬骨骼相比，3D打印“骨骼”不但尺寸非常精確，而且?guī)в锌晒┕穷^長入的孔隙（打印出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)），相鄰骨頭在生長的過程中會(huì)進(jìn)入孔隙，使真骨與假骨之間牢固地結(jié)成一體，使患者的恢復(fù)期縮短。這項(xiàng)技術(shù)同樣要用到上面講的CT掃描，三維重建技術(shù)，再使用金屬3D打印機(jī)打印出鈦合金骨骼。

4、皮膚修復(fù)

有研究者研究將不同細(xì)胞外基質(zhì)應(yīng)用于皮膚3D打印技術(shù)中，這樣可以最大限度將皮膚的活性及其他天然屬性提高，使得移植后受損皮膚的修復(fù)及打印皮膚與正常皮膚有效地融合。將人皮膚成纖維細(xì)胞和角朊細(xì)胞直接沉積在支架上，取得了良好的皮膚組織再生效果，采用靜電紡絲技術(shù)制成多層膠原支架。

5、生物3D打印

之前提到使用金屬、塑料等非活體組織材料3D打印的定制化假肢、牙科、骨科植入物、助聽器外殼等醫(yī)療器械都屬于“初級(jí)階梯”。而打印血管、軟骨組織這類單一的活體組織屬于“中級(jí)階梯”。3D打印的人工肝臟、心臟等人工器官則屬于“頂級(jí)階梯”

新加坡南洋理工大學(xué)的Leong等試圖研究適合于SLS技術(shù)的聚合物及其成形結(jié)構(gòu)的特性，提出了制造條件、制造精度、材料生物相容性和可重復(fù)性是3D打印技術(shù)的關(guān)鍵要素，利用選擇性激光燒結(jié)制造血管支架結(jié)構(gòu)。Lee等制備了內(nèi)徑1mm的3D打印水凝膠管道模型，成功誘導(dǎo)周圍毛細(xì)血管形成了微血管床。

無論如何，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的初步應(yīng)用，已經(jīng)顛覆了人們對(duì)現(xiàn)有醫(yī)療的認(rèn)知，眾多發(fā)達(dá)國家都投入了足夠的人力及資金，以期將此作為人類健康的全球戰(zhàn)略?；?D打印技術(shù)的再生醫(yī)學(xué)組織工程，已經(jīng)成為繼人類基因大規(guī)模測(cè)序完成之后，生命科學(xué)中最活躍的發(fā)展領(lǐng)域之一及科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，在國際性的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)熱潮來臨之前，掌握關(guān)鍵技術(shù)就獲得了生命科學(xué)前沿技術(shù)的制高點(diǎn)。