論文導讀：

醫(yī)學上快速成型技術(shù)（RP）最廣泛的應用主要集中在發(fā)展用于診斷、訓練和計劃手術(shù)的模型，以及直接制造用于骨重建的植入物上。三維打印技術(shù)在醫(yī)學領域的應用正取得非凡的成果，例如器官、組織與修復體的打印。在不久的將來，許多身體部位可以輪流制造并植入病人體內(nèi)。

本文著重介紹了醫(yī)學3D打印以及4D打印在骨科領域的應用包括骨折、骨不連、畸形骨、軟骨和軟組織重建等方面。隨著醫(yī)療3D打印技術(shù)的普及，人們對創(chuàng)傷和矯形外科的未來發(fā)展也有了全新的認識。

      （論文首頁截圖）

一、 醫(yī)學快速成型術(shù)專注于外科手術(shù)

       計算機成像技術(shù)（CT、USS、MRI）的發(fā)展與進步，CAD/CAM在形狀、尺寸和形態(tài)等方面達到微米級的精確性，以及一些測試材料和技術(shù)（RMT）的生物相容性對組織和器官的重建手術(shù)產(chǎn)生了重大影響。在這些技術(shù)的應用中，與生物醫(yī)學工程相關(guān)的技術(shù)以15%的占比位居第三。

它們可以應用于手術(shù)的訓練、計劃、術(shù)中以及制造假體和植入物，可以重建軟組織（動脈、肌肉、肌腱等）用于骨組織重建。大約14%的研究涉及到組織工程原型的開發(fā)，根據(jù)過去五年發(fā)表的關(guān)于快速成型技術(shù)在生物工程的應用的論文來看，這一領域的應用更為重要。在生物醫(yī)學工程中，最適用的專業(yè)是放射學、醫(yī)學影像學、解剖學、外科學、骨科和牙科學，約占50%。

二、骨軟骨重建

       軟骨損傷的治療是治療關(guān)節(jié)炎癥中至關(guān)重要的。關(guān)節(jié)鏡等微創(chuàng)技術(shù)在這一領域起到很大作用。關(guān)節(jié)鏡下自體軟骨移植是一種簡單、經(jīng)濟的方法，只需一次手術(shù)就可實現(xiàn)透明軟骨的再生。因此，該方法具有成本低、針對性強等優(yōu)點，可解決軟骨局部灶性病變的問題，它允許軟骨下骨與透明軟骨的完全移植。傳統(tǒng)上，外科醫(yī)生必須使用刺激骨髓的方法，只能得到纖維軟骨組織的形成，遠低于正常的透明軟骨的力學性能。

近年來，移植技術(shù)的革命性發(fā)展為軟骨細胞重建受損的透明軟骨開辟了一條新的途徑，然而這項研究目前仍處于實驗階段，它的長期有效性需要得到進一步驗證。關(guān)于選擇的細胞類型，是骨髓基質(zhì)細胞還是軟骨細胞仍存在爭議。骨軟骨重建的重點在于提供促進細胞遷移和分化的微環(huán)境。許多研究人員采用細胞、生長因子和支架的組合。

例如，大多數(shù)半月板損傷需要縫合或切除撕裂的半月板，無血管區(qū)半月板修復的長期臨床研究很少。3D打印的用于人造半月板的多孔聚碳酸酯-聚氨酯（PCU）和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）共混物很有前景。

三、骨折術(shù)前模型打印與患者手術(shù)指南

      3D打印可以從高分辨率的圖像數(shù)據(jù)中制造出精確的人體解剖模型，從計算機斷層掃描或磁共振成像中獲得數(shù)字圖像，數(shù)據(jù)可以導出為通用的醫(yī)學文件格式DICOM。經(jīng)過分割和渲染后，數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成立體光刻格式（STL）并打印成三維虛擬模型如骨畸形、畸形愈合、骨腫瘤或關(guān)節(jié)內(nèi)復雜骨折。這種技術(shù)主要用于術(shù)前的手術(shù)計劃和向醫(yī)生病人解釋復雜的手術(shù)（圖一）。

注:圖一 用于肘關(guān)節(jié)手術(shù)虛擬術(shù)前計劃的1比1尺寸打印三維解剖模板（Bratislava大學附屬醫(yī)院創(chuàng)傷外科）

在骨科腫瘤學中，3D打印的模型可以用不同的顏色制作，可以清晰的區(qū)分不同的組織（血管、健康組織），這種模式廣泛應用于醫(yī)院教學中。使用一些術(shù)前規(guī)劃軟件，現(xiàn)在可以用鈦或其它軟性和剛性的聚合物打印出定制的骨合成材料（如螺釘、鋼板）。Markus Buehler教授的文章中指出，打印的人造骨要想強壯并且有彈性，就需要膠原蛋白的軟性和羥基磷灰石的剛性。

麻省理工的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一套系統(tǒng)，用具有相似骨結(jié)構(gòu)的兩種合成聚合物材料包括一些天然和合成的珍珠層打印出了3D合成骨骼。實驗證明，用此方法3D打印的骨骼顯示出更高的抗骨折能力，比正常骨骼高出22倍。

四、 定制骨科植入物、器械和塑料/金屬植入物原型

在3D打印的概念中，許多制造技術(shù)都是通過添加（金屬絲沉積、激光燒結(jié)、電子束熔化等）不同的制造材料（塑料如ABS尼龍、金屬等）來構(gòu)建的，尤其是在骨科和頜面外科領域，傳統(tǒng)的金屬材料（不銹鋼、鈷鉻合金或鈦合金）已經(jīng)開始投入使用。而一些增材制造技術(shù)，如熔化電子束（EBM）和選擇性激光熔化（SLM）正在用于高質(zhì)量的定制化植入物中。

增材制造比傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)（如鍛造或鑄造零件的加工）更加具有靈活性，我們可以創(chuàng)造出許多無法用傳統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)的幾何設計，如髖關(guān)節(jié)杯或全膝關(guān)節(jié)假體，其目標是開發(fā)高度復雜、高度定制或所需數(shù)量少且其它生產(chǎn)技術(shù)具有開發(fā)難度的產(chǎn)品，也包括制造鉆孔和切割導板以及用于固定骨折的其它金屬和高分子植入物。此外，定制植入物可以讓診所和醫(yī)院減少產(chǎn)品的儲存數(shù)量，但是目前的制造水平不允許完全定制化。

因此，3D打印的主要目標之一是允許植入物制造商提供這些定制植入物，在不損失質(zhì)量的前提下保持合理的單位成本，降低造價。未來的植入設計正在向多孔或多孔/固體結(jié)構(gòu)發(fā)展（圖二），最大的限制因素是生物相容性。

注：圖二 3D打印多孔鈦合金（髖臼部分），具有骨內(nèi)生長潛能

五、打印骨結(jié)構(gòu)-骨移植

考慮到骨移植需要一種在某種程度上既柔韌又堅固，包含膠原蛋白成分，并且有利于礦化和血管化的結(jié)構(gòu)，還必須保持孔隙率和缺損處的移植匹配率。傳統(tǒng)的人工骨的制備方法，如溶劑澆鑄/鹽浸法、相分離法和發(fā)泡法等，存在許多局限性，如形狀限制、不一致性和不靈活、孔隙率和孔隙連通性缺乏控制等。

Reichert等人成功地利用3D打印制造出了能夠介導大骨缺損重建的骨移植材料，使用醫(yī)用級PCL-TCP，這些支架與BMP-7或干細胞（骨髓）相結(jié)合，與自體骨移植相比，是一種很有前景的骨愈合等效物。

Bio-impression 3D是骨移植打印的進階技術(shù)。Xilloc公司與Next21 3Dprinting公司合作進行的異體骨髓移植甚至創(chuàng)造出了骨替代物羥基磷灰石和磷酸鈣。此項技術(shù)并不是打印完整的骨骼，而是可以植入人體的人工骨基質(zhì)的一小部分，然后自行緩慢生長（圖三）。

注：圖三 人工合成羥基磷灰石（HA）3D打印支架，具有骨替代的控制孔隙率（生物醫(yī)藥工程與測量系，機械工程學院，科希策理工學院）

另一種技術(shù)稱為CT 21-Bone。首先定義好骨骼確切的尺寸形狀，然后使用3D打印油墨以所需的形式打印3D骨骼，包括骨傳導和血管的區(qū)域。CT骨不用熱進行骨移植，這使得人造骨與自體骨骼能更快的融合，愈合時間得到了提高。

目前的局限性不僅是生物相容性和生物降解性的問題，也是干細胞和生長因子的相容性受到熱處理和化學處理的限制的問題。

六、假體周圍感染

髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)感染是一種較常見的并發(fā)癥，可能會降低關(guān)節(jié)置換的成功率。假體表面的細菌侵入鄰近的骨骼（假體周圍感染）并軟化，最終形成瘺管?？焖俪尚图夹g(shù)可以幫助解決植入物相關(guān)的感染問題。打印墊片時使用特殊的具有抗生素涂層的專用墊片，以完美填充骨缺損，大大改善新骨發(fā)育的生物學條件。

七、脊柱融合

脊柱融合是一種常見的外科手術(shù)，通過消除兩個或兩個以上椎骨之間的運動來持久連接這部分椎骨。椎間融合器可以與骨移植聯(lián)合使用，是由骨誘導和骨傳導材料以及干細胞和生長因子共同支持的鈦合金3D打印產(chǎn)品。3D打印的鈦籠孔隙率高達80%，基本上為骨細胞和血管結(jié)構(gòu)的生長提供了理想的“支架”（圖4）。

這種植入物的設計和制造模擬了小梁骨的結(jié)構(gòu)，并為病患量身打造，不會破壞周圍骨骼的結(jié)構(gòu)完整性。進一步的發(fā)展將是用充滿細胞的水凝膠制造固體生物可降解材料。

注:圖四 單個多孔脊柱籠架的3D打印原型（CEIT生物醫(yī)學工程）

八、臨床應用的挑戰(zhàn)、問題及未來趨勢

被稱為再生醫(yī)學的學科已經(jīng)在皮膚工程上取得了成功，軟骨、膀胱、尿管和血管有望成功植入患者體內(nèi)。這些結(jié)構(gòu)需要有能力將氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)輸送到周圍的組織中，直到它們形成自己的血管來供給身體所需。

再生醫(yī)學的Santo Grail設計了一些復雜的器官如腎臟、肝臟和心臟，然而這些器官需要利用自身氧氣供應來確保生存的能力。經(jīng)過動物實驗，當重新植入器官異性細胞時，這些器官已經(jīng)能夠在實驗室中產(chǎn)生原始器官的一些功能。盡管再生醫(yī)學和快速成型技術(shù)取得了巨大的進展，但仍有一些關(guān)鍵性的挑戰(zhàn)尚未解決。

血管形成/由血管內(nèi)皮細胞組成的功能性血管網(wǎng)絡的建立是其中之一，另一個挑戰(zhàn)是細胞來源和生長因子，因為長期的細胞存活是不可預測的。在快速成型/3D打印系統(tǒng)的可用性和商業(yè)化方面也存在許多限制，經(jīng)批準用于醫(yī)療用途的生物打印機和材料的價格依然很高，因此僅少數(shù)研究團隊和科研機構(gòu)在應用。4D打印是在3D打印的基礎上加入“時間”變量進行細胞重新編程的過程。

4D打印的目的是在生物材料支架中精確的嵌入活細胞和生長因子，獲得與天然組織結(jié)構(gòu)非常相似的工程化組織結(jié)構(gòu)。

4D打印的應用包括：（一） 4D打印血管和組織：支架、人造血管和其它對血壓、生理壓力或血流有反應的替代品，以盡量減少對周圍組織的失血或損傷，如4D打印小口徑血管，從根本上解決了小口徑血管堵塞問題，是小口徑血管制作史上的重大創(chuàng)新和突破；（二）智能繃帶：4D材料對受損組織有本能反應，向燒傷部位供氧，以加快愈合，降低感染風險。它們通過生成抗生素或其他藥物切斷感染的擴散。這些“智能繃帶”可以大大縮短嚴重燒傷患者的愈合時間。（三）受損自愈：4D打印使新的皮膚在晶格網(wǎng)絡上生長，晶格本身對傷口處的創(chuàng)傷做出反應，并將自身改變?yōu)樽钯N合的形態(tài)。

九、總結(jié)

3D以及4D打印的創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，解決了過去許多無法治愈的疾病。因此，將3D打印的創(chuàng)新技術(shù)應用到日常生活中，加強研究、提高產(chǎn)品的實用性是醫(yī)務人員和制造商的責任。實現(xiàn)新型骨支架在低溫下以高分辨率打印，在骨愈合過程中有足夠的強度，允許血液交換和細胞內(nèi)流，將給我們在骨愈合和骨替代方面帶來巨大希望。

The end

論文原文：R. Zamborsky, M. Kilian, P. Jacko, M. Bernadic, R. Hudak, Perspectives of 3D printing technology in orthopaedic surgery, Bratislava Medical Journal 120/7 (2019) 498-504

文章來源：《Bratislava Medical Journal》 2019年，120（7），498-504頁

論文導讀：

醫(yī)學上快速成型技術(shù)（RP）最廣泛的應用主要集中在發(fā)展用于診斷、訓練和計劃手術(shù)的模型，以及直接制造用于骨重建的植入物上。三維打印技術(shù)在醫(yī)學領域的應用正取得非凡的成果，例如器官、組織與修復體的打印。在不久的將來，許多身體部位可以輪流制造并植入病人體內(nèi)。

本文著重介紹了醫(yī)學3D打印以及4D打印在骨科領域的應用包括骨折、骨不連、畸形骨、軟骨和軟組織重建等方面。隨著醫(yī)療3D打印技術(shù)的普及，人們對創(chuàng)傷和矯形外科的未來發(fā)展也有了全新的認識。

      （論文首頁截圖）

一、 醫(yī)學快速成型術(shù)專注于外科手術(shù)

       計算機成像技術(shù)（CT、USS、MRI）的發(fā)展與進步，CAD/CAM在形狀、尺寸和形態(tài)等方面達到微米級的精確性，以及一些測試材料和技術(shù)（RMT）的生物相容性對組織和器官的重建手術(shù)產(chǎn)生了重大影響。在這些技術(shù)的應用中，與生物醫(yī)學工程相關(guān)的技術(shù)以15%的占比位居第三。

它們可以應用于手術(shù)的訓練、計劃、術(shù)中以及制造假體和植入物，可以重建軟組織（動脈、肌肉、肌腱等）用于骨組織重建。大約14%的研究涉及到組織工程原型的開發(fā)，根據(jù)過去五年發(fā)表的關(guān)于快速成型技術(shù)在生物工程的應用的論文來看，這一領域的應用更為重要。在生物醫(yī)學工程中，最適用的專業(yè)是放射學、醫(yī)學影像學、解剖學、外科學、骨科和牙科學，約占50%。

二、骨軟骨重建

       軟骨損傷的治療是治療關(guān)節(jié)炎癥中至關(guān)重要的。關(guān)節(jié)鏡等微創(chuàng)技術(shù)在這一領域起到很大作用。關(guān)節(jié)鏡下自體軟骨移植是一種簡單、經(jīng)濟的方法，只需一次手術(shù)就可實現(xiàn)透明軟骨的再生。因此，該方法具有成本低、針對性強等優(yōu)點，可解決軟骨局部灶性病變的問題，它允許軟骨下骨與透明軟骨的完全移植。傳統(tǒng)上，外科醫(yī)生必須使用刺激骨髓的方法，只能得到纖維軟骨組織的形成，遠低于正常的透明軟骨的力學性能。

近年來，移植技術(shù)的革命性發(fā)展為軟骨細胞重建受損的透明軟骨開辟了一條新的途徑，然而這項研究目前仍處于實驗階段，它的長期有效性需要得到進一步驗證。關(guān)于選擇的細胞類型，是骨髓基質(zhì)細胞還是軟骨細胞仍存在爭議。骨軟骨重建的重點在于提供促進細胞遷移和分化的微環(huán)境。許多研究人員采用細胞、生長因子和支架的組合。

例如，大多數(shù)半月板損傷需要縫合或切除撕裂的半月板，無血管區(qū)半月板修復的長期臨床研究很少。3D打印的用于人造半月板的多孔聚碳酸酯-聚氨酯（PCU）和超高分子量聚乙烯（UHMWPE）共混物很有前景。

三、骨折術(shù)前模型打印與患者手術(shù)指南

      3D打印可以從高分辨率的圖像數(shù)據(jù)中制造出精確的人體解剖模型，從計算機斷層掃描或磁共振成像中獲得數(shù)字圖像，數(shù)據(jù)可以導出為通用的醫(yī)學文件格式DICOM。經(jīng)過分割和渲染后，數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成立體光刻格式（STL）并打印成三維虛擬模型如骨畸形、畸形愈合、骨腫瘤或關(guān)節(jié)內(nèi)復雜骨折。這種技術(shù)主要用于術(shù)前的手術(shù)計劃和向醫(yī)生病人解釋復雜的手術(shù)（圖一）。

注:圖一 用于肘關(guān)節(jié)手術(shù)虛擬術(shù)前計劃的1比1尺寸打印三維解剖模板（Bratislava大學附屬醫(yī)院創(chuàng)傷外科）

在骨科腫瘤學中，3D打印的模型可以用不同的顏色制作，可以清晰的區(qū)分不同的組織（血管、健康組織），這種模式廣泛應用于醫(yī)院教學中。使用一些術(shù)前規(guī)劃軟件，現(xiàn)在可以用鈦或其它軟性和剛性的聚合物打印出定制的骨合成材料（如螺釘、鋼板）。Markus Buehler教授的文章中指出，打印的人造骨要想強壯并且有彈性，就需要膠原蛋白的軟性和羥基磷灰石的剛性。

麻省理工的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一套系統(tǒng)，用具有相似骨結(jié)構(gòu)的兩種合成聚合物材料包括一些天然和合成的珍珠層打印出了3D合成骨骼。實驗證明，用此方法3D打印的骨骼顯示出更高的抗骨折能力，比正常骨骼高出22倍。

四、 定制骨科植入物、器械和塑料/金屬植入物原型

在3D打印的概念中，許多制造技術(shù)都是通過添加（金屬絲沉積、激光燒結(jié)、電子束熔化等）不同的制造材料（塑料如ABS尼龍、金屬等）來構(gòu)建的，尤其是在骨科和頜面外科領域，傳統(tǒng)的金屬材料（不銹鋼、鈷鉻合金或鈦合金）已經(jīng)開始投入使用。而一些增材制造技術(shù)，如熔化電子束（EBM）和選擇性激光熔化（SLM）正在用于高質(zhì)量的定制化植入物中。

增材制造比傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)（如鍛造或鑄造零件的加工）更加具有靈活性，我們可以創(chuàng)造出許多無法用傳統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)的幾何設計，如髖關(guān)節(jié)杯或全膝關(guān)節(jié)假體，其目標是開發(fā)高度復雜、高度定制或所需數(shù)量少且其它生產(chǎn)技術(shù)具有開發(fā)難度的產(chǎn)品，也包括制造鉆孔和切割導板以及用于固定骨折的其它金屬和高分子植入物。此外，定制植入物可以讓診所和醫(yī)院減少產(chǎn)品的儲存數(shù)量，但是目前的制造水平不允許完全定制化。

因此，3D打印的主要目標之一是允許植入物制造商提供這些定制植入物，在不損失質(zhì)量的前提下保持合理的單位成本，降低造價。未來的植入設計正在向多孔或多孔/固體結(jié)構(gòu)發(fā)展（圖二），最大的限制因素是生物相容性。

注：圖二 3D打印多孔鈦合金（髖臼部分），具有骨內(nèi)生長潛能

五、打印骨結(jié)構(gòu)-骨移植

考慮到骨移植需要一種在某種程度上既柔韌又堅固，包含膠原蛋白成分，并且有利于礦化和血管化的結(jié)構(gòu)，還必須保持孔隙率和缺損處的移植匹配率。傳統(tǒng)的人工骨的制備方法，如溶劑澆鑄/鹽浸法、相分離法和發(fā)泡法等，存在許多局限性，如形狀限制、不一致性和不靈活、孔隙率和孔隙連通性缺乏控制等。

Reichert等人成功地利用3D打印制造出了能夠介導大骨缺損重建的骨移植材料，使用醫(yī)用級PCL-TCP，這些支架與BMP-7或干細胞（骨髓）相結(jié)合，與自體骨移植相比，是一種很有前景的骨愈合等效物。

Bio-impression 3D是骨移植打印的進階技術(shù)。Xilloc公司與Next21 3Dprinting公司合作進行的異體骨髓移植甚至創(chuàng)造出了骨替代物羥基磷灰石和磷酸鈣。此項技術(shù)并不是打印完整的骨骼，而是可以植入人體的人工骨基質(zhì)的一小部分，然后自行緩慢生長（圖三）。

注：圖三 人工合成羥基磷灰石（HA）3D打印支架，具有骨替代的控制孔隙率（生物醫(yī)藥工程與測量系，機械工程學院，科希策理工學院）

另一種技術(shù)稱為CT 21-Bone。首先定義好骨骼確切的尺寸形狀，然后使用3D打印油墨以所需的形式打印3D骨骼，包括骨傳導和血管的區(qū)域。CT骨不用熱進行骨移植，這使得人造骨與自體骨骼能更快的融合，愈合時間得到了提高。

目前的局限性不僅是生物相容性和生物降解性的問題，也是干細胞和生長因子的相容性受到熱處理和化學處理的限制的問題。

六、假體周圍感染

髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)感染是一種較常見的并發(fā)癥，可能會降低關(guān)節(jié)置換的成功率。假體表面的細菌侵入鄰近的骨骼（假體周圍感染）并軟化，最終形成瘺管?？焖俪尚图夹g(shù)可以幫助解決植入物相關(guān)的感染問題。打印墊片時使用特殊的具有抗生素涂層的專用墊片，以完美填充骨缺損，大大改善新骨發(fā)育的生物學條件。

七、脊柱融合

脊柱融合是一種常見的外科手術(shù)，通過消除兩個或兩個以上椎骨之間的運動來持久連接這部分椎骨。椎間融合器可以與骨移植聯(lián)合使用，是由骨誘導和骨傳導材料以及干細胞和生長因子共同支持的鈦合金3D打印產(chǎn)品。3D打印的鈦籠孔隙率高達80%，基本上為骨細胞和血管結(jié)構(gòu)的生長提供了理想的“支架”（圖4）。

這種植入物的設計和制造模擬了小梁骨的結(jié)構(gòu)，并為病患量身打造，不會破壞周圍骨骼的結(jié)構(gòu)完整性。進一步的發(fā)展將是用充滿細胞的水凝膠制造固體生物可降解材料。

注:圖四 單個多孔脊柱籠架的3D打印原型（CEIT生物醫(yī)學工程）

八、臨床應用的挑戰(zhàn)、問題及未來趨勢

被稱為再生醫(yī)學的學科已經(jīng)在皮膚工程上取得了成功，軟骨、膀胱、尿管和血管有望成功植入患者體內(nèi)。這些結(jié)構(gòu)需要有能力將氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)輸送到周圍的組織中，直到它們形成自己的血管來供給身體所需。

再生醫(yī)學的Santo Grail設計了一些復雜的器官如腎臟、肝臟和心臟，然而這些器官需要利用自身氧氣供應來確保生存的能力。經(jīng)過動物實驗，當重新植入器官異性細胞時，這些器官已經(jīng)能夠在實驗室中產(chǎn)生原始器官的一些功能。盡管再生醫(yī)學和快速成型技術(shù)取得了巨大的進展，但仍有一些關(guān)鍵性的挑戰(zhàn)尚未解決。

血管形成/由血管內(nèi)皮細胞組成的功能性血管網(wǎng)絡的建立是其中之一，另一個挑戰(zhàn)是細胞來源和生長因子，因為長期的細胞存活是不可預測的。在快速成型/3D打印系統(tǒng)的可用性和商業(yè)化方面也存在許多限制，經(jīng)批準用于醫(yī)療用途的生物打印機和材料的價格依然很高，因此僅少數(shù)研究團隊和科研機構(gòu)在應用。4D打印是在3D打印的基礎上加入“時間”變量進行細胞重新編程的過程。

4D打印的目的是在生物材料支架中精確的嵌入活細胞和生長因子，獲得與天然組織結(jié)構(gòu)非常相似的工程化組織結(jié)構(gòu)。

4D打印的應用包括：（一） 4D打印血管和組織：支架、人造血管和其它對血壓、生理壓力或血流有反應的替代品，以盡量減少對周圍組織的失血或損傷，如4D打印小口徑血管，從根本上解決了小口徑血管堵塞問題，是小口徑血管制作史上的重大創(chuàng)新和突破；（二）智能繃帶：4D材料對受損組織有本能反應，向燒傷部位供氧，以加快愈合，降低感染風險。它們通過生成抗生素或其他藥物切斷感染的擴散。這些“智能繃帶”可以大大縮短嚴重燒傷患者的愈合時間。（三）受損自愈：4D打印使新的皮膚在晶格網(wǎng)絡上生長，晶格本身對傷口處的創(chuàng)傷做出反應，并將自身改變?yōu)樽钯N合的形態(tài)。

九、總結(jié)

3D以及4D打印的創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，解決了過去許多無法治愈的疾病。因此，將3D打印的創(chuàng)新技術(shù)應用到日常生活中，加強研究、提高產(chǎn)品的實用性是醫(yī)務人員和制造商的責任。實現(xiàn)新型骨支架在低溫下以高分辨率打印，在骨愈合過程中有足夠的強度，允許血液交換和細胞內(nèi)流，將給我們在骨愈合和骨替代方面帶來巨大希望。

The end

論文原文：R. Zamborsky, M. Kilian, P. Jacko, M. Bernadic, R. Hudak, Perspectives of 3D printing technology in orthopaedic surgery, Bratislava Medical Journal 120/7 (2019) 498-504

文章來源：《Bratislava Medical Journal》 2019年，120（7），498-504頁