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生物醫(yī)療：3D打印使個性化醫(yī)療成為現(xiàn)實(shí)

2022-02-11

生物醫(yī)療：3D打印使個性化醫(yī)療成為現(xiàn)實(shí)

人體組織主要由自組裝聚合物(蛋白質(zhì))和骨礦物質(zhì)組成，金屬以微量元素的形式存在，具有分子尺度的功能。金屬生物材料是人類應(yīng)用最早也是目前使用最多的醫(yī)用生物材料之一，目前臨床使用的金屬生物材料包括不銹鋼、鈷鉻合金(Co-Cr 合金)、鈦(Ti)等不可降解金屬及鎂(Mg)、鐵(Fe)、鋅(Zn)等可降解金屬。近年來隨著 3D 打印技術(shù)的進(jìn)步和 3D 打印材料的發(fā)展，有學(xué)者提出利用 3D 打印技術(shù)克服傳統(tǒng)制作工藝缺陷，這在一定程度上促進(jìn)了外科手術(shù)規(guī)劃和外科金屬植入物的進(jìn)步。目前已有大量體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí) 3D 打印金屬基生物材料在實(shí)踐應(yīng)用中的可行性，為推進(jìn)個性化醫(yī)學(xué)提供了前所未有的可能性。目前，3D 打印金屬基生物材料主要用于口腔科、組織修復(fù)、骨科植入及心血管設(shè)備的應(yīng)用。

齒科：隨著生活水平的提升，大眾對于自身外觀的重視度不斷提升，加之三維影像和光學(xué) 掃描儀設(shè)備的研發(fā)以及 SLA、DLP 技術(shù)的成熟，3D 打印在口腔數(shù)字化加工、個性化定制、特別是數(shù)字化種植導(dǎo)板，通過口掃、設(shè)計、3D 打印，來實(shí)現(xiàn)真正的精準(zhǔn)種植和精準(zhǔn)醫(yī)療，減少了患者的等待時間，提高了患者的舒適度，降低了手術(shù)風(fēng)險，給患者帶去更快捷安全的體驗(yàn)。3D 打印目前主要用于口腔正畸、口腔修復(fù)、口腔種植。

Technavio 公司《2019-2023 年全球牙科 3D 打印設(shè)備市場》指出，2019 年至 2023 年，全球牙科 3D 打印設(shè)備市場將增長至 6.67 億美元。據(jù)國家統(tǒng)計局《第三次全國口腔流行病抽樣調(diào)查結(jié)果》顯示，全國有 94%的人口存在某種形式的牙齒問題，85%的人口患有牙周病，在 35-45 歲的人群當(dāng)中僅有 14.5%的人口擁有健康的牙周組織，30%-50%的人口存在牙齒咬合問題。由此可見，中國齒科產(chǎn)品市場前景非常廣闊，預(yù)計隱形矯正市場將迎來爆發(fā)式增長。 2017 年聯(lián)泰科技正式成立口腔應(yīng)用事業(yè)部，投入了一千多萬元的研發(fā)資金，從硬件、軟件、材料三大維度投入，研發(fā)出專業(yè)用于口腔齒科 EvoDent 系列數(shù)字化牙科專用的 3D 打印設(shè)備，為深挖口腔應(yīng)用進(jìn)一步助力。目前，聯(lián)泰科技 SLA 技術(shù)的隱形正畸市場已經(jīng)占據(jù) 30%以上市場應(yīng)用份額，DLP 技術(shù)也占到市場的近 20%。

輔助治療及解剖模型：中山大學(xué)的學(xué)者通過計算機(jī)斷層掃描患者骨盆三維模型，并運(yùn)用 3D 打印技術(shù)構(gòu)建 3D 物理模型，為繼發(fā)于髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良（DDH）患者實(shí)施全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（THA），模型的使用讓手術(shù)有更好的計劃從而簡化了外科手術(shù)過程，組件在術(shù)前計劃和手術(shù)中使用的實(shí)際大小之間的一致性較高。

支架與假體：因?yàn)殁伇砻嬗兄旅艿难趸仯═iO2）保護(hù)膜，具有高強(qiáng)度重量比，非磁性和高耐腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)，通常永久性骨組織假體采用金屬鈦或其他材料，并在表面附加凝膠材質(zhì)涂層，增強(qiáng)生物相容性，促進(jìn)植入物假體周圍的細(xì)胞生長并降低鈦或其他永久性材料可能造成的炎癥和感染風(fēng)險。Winder 等將 3D CT 成像和 3D 打印技術(shù)相結(jié)合，通過制作出患者頭骨模型得到定制鈦板，實(shí)現(xiàn)對患者顱骨缺損部分進(jìn)行修復(fù)。

生物 3D 打?。?/span>生物 3D 打印是利用快速成型技術(shù)(RP)將生物材料和生物單元按仿生形態(tài) 學(xué)、生物體功能、細(xì)胞生長微環(huán)境等要求，使得細(xì)胞單個或串聯(lián)打印，一層一層，直接創(chuàng) 建三維組織或器官的制造方法，細(xì)胞直接打印是對組織工程的一種延伸，相比于支架，生物打印可以在支架不同位置實(shí)現(xiàn)不同種類、不同密度的細(xì)胞沉積，直接對組織或器官進(jìn)行打印。人造血管具有較好的灌注能力和很高的滲透性，可以使介質(zhì)沿徑向擴(kuò)散，類似于天然血管。

目前就生物3D打印機(jī)而言對于中國地區(qū)，生物醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展審核力度較為嚴(yán)格，審核周期較長，對于公立與私立醫(yī)院之間也存在著對3D打印技術(shù)的不同態(tài)度，尤其是體內(nèi)植入物的審核醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)的審核周期和嚴(yán)格程度在一定程度上都限制著3D打印機(jī)在生物醫(yī)療方面的應(yīng)用，不過就齒科而言，目前國內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛且充足的市場化、醫(yī)療化、模式化進(jìn)程，發(fā)展已有數(shù)十年之久，在各大齒科醫(yī)療機(jī)構(gòu)都將3D打印機(jī)的應(yīng)用視為一種重要的齒科醫(yī)療手段革新。

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