3D 列印技術在醫學上有哪些意義?


牙科很早就開始使用3D列印中最關鍵的光固化技術了


碰巧去年做過這個主題的presentation,搬點東西上來。

1.快速製作人體器官模型,可用於教學和術前模擬等,這是最傳統的用途。

美國一家醫院成功地為一對連體雙胞胎嬰兒實施了頭顱分離手術,其中引人注目的是手術前醫院採用了以色列Obeject公司的三維印表機製作出精確的連體頭顱。據此進行了縝密的手術方案研究,使手術順利進行,只用了22h,而以往相類似的手術則長達72h。

2作為手術植入體。這個已有一些應用案例,但是在材料等方面還有很多技術問題需要解決。

此外骨骼,義肢方面已有很多案例,比起傳統方式最大的優勢在於數字化,不需要模具,速度快等。

3.口服控釋給葯

大家都知道傳統口服藥在剛服用一段時間是血液中藥物濃度會有一個高峰,隨後就下降。三維列印採取的「逐層列印,層層疊加」原理可以方便的列印出特殊外型或複雜內部結構的藥品,可以通過特殊的藥片結構控制藥粉/藥劑的釋放過程,讓人體內的藥物吸收過程更為合理。

參考資料:http://so.med.wanfangdata.com.cn/ViewHTML/DegreePaper_D093054.aspx


這個問題提的好

意義是很大的,就拿我國來說吧,我國是一個擁有巨大人口的發展國家,僅肢體不自由的患者就有一千萬,其中大部分是殘疾。由於過去缺乏重建手術,已有300多萬人被截肢;全國每年的骨缺損、骨損失近300萬;因為車禍和戰爭造成的創傷更是不計其數。所以,研究3D列印骨頭就可以造福更多缺陷的人兒。

更何況3D列印還可以用於醫療診斷和外科手術策劃,可以製造醫療產品、樣機設備、生物模型、解剖模型、或用於生物組織的支架。更厲害的是馬上應用於的醫療的3D列印器官,椎骨,這可都是造福全人類的大事,這項研究很有意義。

「凡爾納」奇蹟:3D列印植入椎骨

英國醫院正開發3D列印鼻子耳朵有望在4年內實際應用

看到這些科技成果,還是很興奮的


我前兩天還回答了一個關於牙齒的問題,今天又看到此類問題

果然醫學才是造福人類的大事

3D列印技術在醫學上的意義那是相當大的

一是可以解決一些傳統醫術解決不了的問題

二是可以對傳統醫療進行改進,使其更快、更好的服務患者

下面給大家舉幾個國外的案列

一、在醫學上的新進展

1、3D列印活體肝臟組織

近日,印度一家生物科技公司Pandorum Technologies開發出了一個3D列印活體肝臟組織,模擬了人體的肝臟功能,使得當地醫藥界在探究最新藥物和疫苗方面有了全新選擇。據了解,這也是印度第一家開發出生物3D列印肝臟組織的公司,為當地3D列印人體器官的發展奠定了重要基礎。他們研發出來的人造肝臟細胞最長可存活4周。

目前醫療界對於生物3D列印肝臟的需求很高,肝臟是人體抵禦毒素的主要器官,同時也被認為是人體中功能最為複雜的器官。在3D列印人造功能性組織研究上的突破,將很大程度上減少動物和人體試驗,同時幫助科研人員開發最新藥物和疫苗。

看到這裡是不是感到很不可思議,有一個器官能成熟的列印出來,那麼離克隆還遠嗎

2、3D列印鼻子耳朵

威爾士Morriston醫院的整形醫生正在開發利用病人自身細胞3D列印軟骨的方法,這其中就包括了鼻子和耳朵,而這種技術有望於3-4年內得到實際應用。

Morriston醫院威爾士中心燒傷與整形科的醫生們已經與工程師和科學家聯手研發出了自己的生物3D印表機,而且從2012年起就一直在不斷完善相關的技術。要使用該設備3D列印軟骨需要經歷如下過程:首先要收集病人的細胞樣本,接著要將它們置於特製容器中培養數周,然後再將它們連同一種可以創建出果凍狀支撐結構的特製液體一起3D列印出來,最後將成品連同營養物質一同放回容器中繼續培養,直到它們生長得足夠結實和穩定,能夠用於移植手術為止。

據了解,目前,醫生們已經通過上述方法成功3D列印出了小型的球狀活體軟骨組織並開發出了一種能夠與人體細胞兼容的果凍狀支撐材料。接下來,他們的工作就是將這種材料與軟骨細胞混合,然後藉助3D掃描和3D建模軟體構建出所需人體結構的數字3D模型,再將它們列印出來。

看來這個也快實現了,到此我腦子想到了美容行業,是時候取代韓國思密達了

3、3D列印植入椎骨

莫布斯與澳大利亞醫療設備製造商Anatomics合作,通過3D列印完美的製作出病人前兩塊椎骨的複製品出鈦。這是第一次,這兩種特定頸骨被列印出並植入患者體內。「拿到這個能夠列印的植入物,你就知道這是一次多完美的配合,因為你已經做好了一個模型,剩下的只用享受喜悅就好了」,莫布斯告訴搭檔Anatomics.「這就像有人第一次點亮燈泡說,天哪,這要不是未來,我不知道還有什麼是」。

手術本身就是個不小的壯舉。15小時的過程充滿了危險,手術要在脊髓頂部以及腦幹和許多重大動脈相近的範圍內操作。「我們今天正在做的這個手術是一個特別複雜,漫長和艱難的手術。它涉及在其中頸部和頭部連接處操作」,莫布斯說,「這基本上是從他的脖子切開病人的頭部,將腫瘤取出,將新的椎骨植入,並重新將他的脖子跟後腦勺連接。」值得慶幸的是,手術是成功的。莫布斯能夠切除腫瘤和植入假體。

椎骨這個也感覺老帶勁了,你想想那可是鏈接腦子的地方啊,不得不服啊

二、隊傳統醫療的促進

1、3D列印牙齒牙套

這個在上海、北京已經有了試點

先看國外的新聞

現在,3D列印技術發展迅速,涉及到的領域也越來越廣泛,在牙科領域也展示著屬於自己的作用。3D列印技術除了能夠列印牙齒固定器之外,還可以列印牙齒。

荷蘭的研究人員一直致力於對3D列印牙齒的研究。他們列印了一種抗菌牙齒。

這種牙齒可以消滅具有抗藥性的細菌,防止蛀牙和其他問題。牙齒中的物質可以殺死與它有接觸的細菌,但另一方面,它對人體細胞無害。

替代材料的基礎聚合物的添加是3D列印行業的目前面臨的挑戰之一,但摻入活性化學物質,如抗菌鹽的使用,在這裡可能是醫療行業的巨大福音,無菌或抗菌3D列印植入物有一個巨大的潛在應用範圍。不僅包括牙科應用還有其他的應用,例如,骨科的間隔和用於全髖或全膝關節置換術的其他聚合物部分。此外,3D列印抗菌聚合物的方法可以很容易地轉移到其他非醫療應用領域,如食品包裝、水凈化、甚至兒童玩具。

國內研究

照片侵刪

現在的你只要讓醫生掃描一下,建個模型,列印個帶牙根的牙齒就好了

簡單快速,花費低

三、目前3D列印在醫學上具體的應用

3D列印技術在醫療領域的應用主要在於醫療診斷和外科手術策劃,可以製造醫療產品、樣機設備、生物模型、解剖模型、可植入人體的植入物或用於生物組織的支架,能有效的提高診斷和手術水平、縮短時間、節省費用。

看來以後這個技術會有大的發展的,最近我還看到了3D列印頭骨、遺體面容修復、列印骨灰盒,這都是實實在在的用處,願世界和平

參考資料

3D列印牙齒固定器

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3D生物列印技術入選Gartner2013年最熱門技術之一

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3D列印的三維人體模型能應用於醫療領域

可以列印人體器官的3D印表機

波蘭利用3D印表機為患者移植下顎骨

人造血管:人類阻止不了3D印表機了


可以直接列印器官,2010年的技術。

http://songshuhui.net/archives/47568


骨科、齒科、醫療方案研究,組織支架 醫療教育 器官未來也可以通過這種方式人工生產.....

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不做搬運工 ,只分享下自己實際在做的事情。

從2014年開始,我開始做3D印表機的軟體研發工作,短短兩年的時間,3D列印技術的發展真的是很迅速。在這裡,我分享下目前3D技術在牙齒行業的實際應用情況。如下圖:

圖中的左邊是醫生獲取牙齒數據的三種方法。其中,硅膠和石膏模型是常用的,不過目前,已經逐漸被口內掃描儀所替代。數據發送至牙齒工廠後,工廠需要對數據再一次進行採集和修復,這裡大部分使用的是牙科CAD軟體,如3Shap,EXOcan,sirona等,設計完成後,導出為stl格式文件,提供給3D印表機進行列印。目前絕大部分使用的都是光固化的技術,使用DLP投影作為光源,一層一層進行堆積,打出可以用於鑄造的牙齒模型。最前沿的廠家正在嘗試跳過鑄造流程,直接使用金屬列印來打出模型,但實際生產中,金屬印表機還不能滿足生產要求。通過3D印表機列印出牙吃模型後,再進行包埋鑄造,得到初步的金屬模型,金屬模型完成車金後,進行上OP,然後上瓷,車瓷,最後上釉,拋光,最終成品送到牙醫手中。

下面放一個印表機列印的例子:

首先,CAD設計,修復醫生髮來的數據:

得到牙膜後,導入到印表機軟體中(廣告時間:這是我們團隊針對牙科印表機優化來的軟體,基於開源的B9系統哦~~),對模型進行列印編輯,比如添加支撐,複製排版等,這裡沒找到這顆牙的數據,放幾顆單牙示範:

得到我們要的列印數據後,讓印表機開始列印,列印出我們需要的模型,然後清洗,清洗,就位檢測:

牙齒上面那坨黃黃的東西,就是可以鑄造的牙齒模型。有了它,再進行下一步的包埋鑄造,得到下面的金屬牙膜:

檢測OK後,再車金,OP,上瓷,車瓷,拋光,得到下面漂亮的假牙:

大致就這樣。

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廣告,廣告,廣告~~

我們的小隊伍全部都是90後,全部兼職在做這個項目。成員中,有軟體的,電子的,機械的,還有我們可愛經驗又豐富的牙科製造小夥伴~~對我們組織感興趣的夥伴,請加我微信:DIYbody ,我們是一支開放的隊伍,希望有更多的夥伴加入~


口腔醫療方面,目前主要應用還是在修復工藝上。

但並不是直接使用該技術列印出可佩戴的假牙樁冠,大多數時候,3D列印是用來打記存模型、口掃模型,總之是以代型實體化為主的功能。

可佩帶的樁冠橋的CAD/CAM加工,目前主要還是通過機床切削瓷塊、高溫燒結來實現的。


傳統藥物研發繁瑣緩慢,成功率低;而3D列印肝臟能大幅削減藥物研發時間,提高成功率,為企業節省相關成本。


不是專家,純屬友情路過。

在上個月舉行的成都醫博會,我混了會場,旁聽了北京航空航天大學的專家就植入式醫療器械的研究報告。主講人稱:他讓一個研究生就啄木鳥的腦部構造做了一個論文。因為啄木鳥每分鐘啄木1000次而不發生腦震蕩。人類絕對承受不了。

任何生理結構,除了功能性,還有複雜的力學分析。尤其是受力的骨骼部分。要設計一個人造頭蓋骨、髖關節、哪怕是骨釘,都要考慮到複雜的力學因素,才能把人造的東西做好。

因此,如果受限於加工手段,做不出專家想要的東西,質量肯定是不行的。

3D印表機是一個比較好的工具,因為它能夠將這些大牛親自設計出來的結構變成現實。


三維列印是一種低成本、短生產周期、可設計以及批量化的生產技術,經過眾多學者的研究和推廣,人工器官的生產以及性能優化將很大程度依賴於三維列印技術。未來人工器官將有可能結合人自身細胞,以及可降解材料為基本骨架形成的半機械半生物性人工器官為主,形成一種由外力影響人體的修復機制。植入後的人工器官,最終會把機械部分排出體外,靠細胞的自我修復能力,重新形成的一個完整的人體器官。在三維列印技術的幫助下,機械部分的骨架可以批量生產,細胞則取自患者,既可滿足縮短周期,降低造價的要求,又可針對不同患者的需求。

三維列印人工器官的技術將對人類的生活帶來重大的改變,可以舒緩醫療機構床位、器官捐贈不足的情況,從而改變治療患者的模式。隨著三維列印人工器官的技術漸趨成熟,舊式大規模流水線生產人工器官的模式極可能被完全取代。在不久的將來,人工器官製造不一定在城市。只要有三維列印設備,偏遠地區也可以根據傳送「圖紙」自製並大量生產人工器官,運輸及生產時間將大幅度降低。

三維列印技術為人工器官的生產工藝帶來劃時代的改變,但距離廣泛應用還有一條很漫長的道路。現在的三維列印技術存在著很大的局限性,如三維噴印和選擇性激光燒結的產品存在力學性能上的缺陷,產品只能作為暫時性的替代器官,難以長期或終身植入,而且目前的研究只集中於骨科,對治療其他病變的研究極少。熔融沉積成型的材料現在局限於金屬和熱塑性高分子材料,但諸如人工角膜等人工器官需要使用熱固性材料來提供較好的力學性能。若未來真的被廣泛應用為生產工藝,必須研發出熱固性材料的列印方法,以滿足市場的需求。

參考文獻

林越威, 曾輝宇, 劉嘯宇等. 三維列印技術在人工器官生產上的應用[J]. 生物醫學工程學雜誌, 2015, 32(5): 1160-1164.


樓上答了那麼多現有的突破,我也想來YY一下,哈哈。雖然醫學上算剛剛入了門,但3D列印的最新進展我還是缺乏一定了解。

希望在未來能看到多能誘導幹細胞(induced pluripotent stem cells, iPS)可以和3D列印技術相組合,即在體外誘導和培養所需移植器官的細胞,再通過精準的3D列印造出相應的器官。

好處是沒有器官排異,且細胞來源因iPS大大簡化。但是要實現的難點也是相當大的。首先iPS技術本身並還沒有真正成熟(前幾年STAP細胞的醜聞還記憶猶新),人體的細胞種類如此繁雜,想要精準地得到特定細胞確實還有很長一段路。另外,在組織學上任何器官的細胞組成和排列都是非常複雜的(還不考慮小血管或淋巴管),且有細胞外基質、細胞間緊密連接等等。雖然TED上有個視頻里說已經能夠列印一個腎臟了,但發明者也說這個腎臟並不能實際使用。所以想要用iPS細胞完全複製出一個與原器官完全一直的東西在當下完全還是mission impossible。我覺得退而求其次,追求列印出在功能上達到基本要求,而解剖上並不完美的器官就已經非常不錯了。

展望未來就是腦洞大開唄,大家還有啥想法歡迎討論。


一、前言

3D列印被公認為是推進第三次工業革命的技術之一。儘管它源自工業製造,但一開始就受到醫學界的關注。我們在上世紀90 年代開展個體化骨科植入物CAD/CAM技術研究中及時引入3D列印技術,並在2004 年獲得國家科技進步獎二等獎。

與工業3D列印不同,醫學3D列印有其自身的技術體系。隨著今天這項技術在醫學領域廣泛應用,很多關鍵技術被賦予了新的內容,並處於進一步發展之中。

二、醫學影像生成、處理與三維重建技術

醫學影像是醫學3D列印的數據源。

上世紀90 年代,各著名品牌醫學影像設備輸出的數據格式很不統一,這給我們開展3D列印帶來很多困難,當時不得不研究與各種設備的介面軟體,以獲取影像設備輸出的數據。今天,所有影像設備都統一為DICOM格式,為3D列印的推廣應用帶來了很大的便利。

目前,骨骼CT 數據的處理和建模工作已非常成熟。由於在CT 圖像中骨骼和周邊其他組織之間的灰度值差異比較清晰,因此,目標組織分割和建模工作最先取得突破,開發出很多骨骼CT 數據處理與建模軟體。很長一段時間國內外廣泛運用Materialise 公司Mimics 軟體,而今我國已經開發出很多具有自主知識產權的軟體。

隨著3D 列印在醫學中的推廣應用,很多涉及軟組織的外科領域也開始運用3D列印技術,這對圖像處理和建模技術提出了新的要求。如果骨骼周圍的血管在造影時添加了對比劑 ( Contrast Agent ),可獲得邊界清晰的圖像,它的建模工作和骨骼幾乎一樣方便。但是,軟組織的影像主要來自於MRI,它的處理比CT 數據困難。更重要的是,為了將有些軟組織在影像中清晰地顯現,必須對MRI設備進行專門的參數調整,這給臨床使用帶來很多麻煩。此外,有些軟組織的影像必須通過各種其他影像設備來獲取,這就涉及到多模圖像配准與融合技術,對於軟組織目前還是一個研究項目。因此,為滿足軟組織3D列印,我們須要和影像學專家合作開展如下技術攻關工作:

1. 清晰的影像數據獲取技術。首先須要將涉及肝、膽、脾、胰、腎,心臟和肺的影像生成技術進行系統地研究,針對不同的影像設備,提出最佳的調整參數,形成一套標準規範,使得後續工作獲得很好的影像數據條件。

2. 目標軟組織自動分割技術。圖像中具有很多非相關的組織,目前只能通過手工予以擦除,這在臨床中無法推廣使用。因此,必須基於解剖學知識建立一個專家系統,用來自動( 至少半自動) 處理,才能使這項工作成為臨床可應用技術。

3. 多模圖像配准和融合技術。由於軟組織醫學影像常常來自多種影像設備,這是繞不過去的研究課題。

軟組織外科3D 列印要做到像骨科那樣快速方便尚有待時日。

三、人體目標組織3D模型列印與臨床應用技術

繼X光、CT/MRI 發明後,3D列印模型是在臨床醫學中具有第三個里程碑意義的技術。當前兩者提供的影像數據不能滿足醫生手術規劃需求時,今天可通過1:1 精準的列印模型直觀地觀察人體目標組織,從而做出診斷和手術規劃。

圖1是港大深圳醫院的案例。一位六歲患者下肢嚴重畸形( 圖1a),依據傳統的X光和CT數據醫生無法做出完美的手術規劃。通過列印模型( 圖1b),醫生不僅看清患者畸形的狀態,而且術前做出了精準的手術規劃,保證了手術的完美進行( 圖1c )。該兒童通過後續康復治療恢復了行走能力( 圖1d)。

▲圖1 3D列印模型支撐小兒下肢嚴重畸形矯形手術案例

圖2是上海復旦大學附屬兒科醫院2016 年連體嬰兒手術案例。通過3D 列印模型可以觀察到會陰部骨骼長合的狀態,從而做出精準的手術規劃和術前準備工作。

▲圖23D列印模型支撐連體嬰兒分離手術案例

中華醫學會數字醫學分會數字骨科學組將發表一個專家共識,列出建議用模型來指導手術規劃的適應症,醫生可以參照開展有關工作。這裡須要關注如下問題:

1. 模型的精度。根據我們用牛骨通過CT 拍攝和建模列印,最後得出結論:只要設備調整到位,模型和實物之間的誤差可以控制在0.2mm以下,完全滿足臨床需求。

2. 列印速度。我們堅信列印模型將成為醫院的常規技術,醫生讓患者去影像科列印模型,就像讓患者拍X 光或CT一樣,成為常態。這就需要列印的速度盡量快,做到醫生當天就能獲得模型和患者進行溝通。

3. 列印件的強度。如眼科,其框底骨組織厚度很薄,尺寸微小,有些列印工藝的模型強度不夠,造成局部缺失,影響醫生的診斷和手術規劃。一般來說選擇性激光燒結(SLS)、和光固化(SLA) 等技術列印的模型強度和細微度較高。

4. 支撐的處理。這是一個非常重要的因素。像圖3 所示的模型我們必須採用無支撐的方式進行列印,因為微細血管的體積幾乎和支撐處於同一數量級,去除支撐將損壞模型的結構。現在很多3D印表機通過雙噴頭技術列印蠟或在水溶液中能溶解的支撐材料,從而將支撐的去除做到無損傷。

▲圖3 鍾世鎮院士血管灌註解剖標本的3D列印複製

5. 列印成本。技術/ 經濟性能是重要的綜合指標。為支撐上海市第一人民醫院母子拼肝手術,我們直接用美國 Stratasys — Connex 3 設備列印,如圖4a所示,質量固然很好,但成本高昂,只能用作科研服務,根本無法在臨床中推廣。我們對列印工藝進行改進,使模型既滿足醫學需求,成本又降低到患者可以承擔,如圖4b 所示。

▲圖4 兩種不同列印工藝製作的肝臟模型

結論:必須根據臨床需求專業地選擇列印設備,用一個簡單的FDM桌面機到處為醫院作列印服務的現象頗顯混亂。

四、基於3D模型的個體化植入物製作

個體化治療是21 世紀臨床醫學發展方向之一。上海交通大學和原上海第二醫科大學早在上世紀80 年代就合作開展個體化人工關節置換的臨床研究,圖5 是當時的一個成功案例:患者的兩個髖關節先天發育不正常( 圖5a );通過CT 數據圖像處理和三維建模,獲得計算機屏幕上的骨骼三維模型( 圖5b);但它還不能滿足「量體裁衣,度身定做」個體化關節的需求,為此關注到國外發展的快速原型技術。鑒於國內當時尚無這種設備,我們根據其原理,按CT 片切割塑料板,手工堆積製作了骨盆和髖關節的實體模型( 圖5c ),設計製造了個體化人工髖關節( 圖5d),手術取得了成功( 圖5e )。這項個體化關節置換技術通過產業化在國內推廣應用,獲2004 年國家科技進步獎二等獎。

▲圖5 3D列印模型支撐下完成的個體化人工關節置換案例

利用3D 列印模型預製接骨板的技術已成為今天臨床廣泛應用的技術。

長期以來,個體化植入物主要通過切削加工中心製造,時間長、工藝複雜。金屬直接3D列印的出現成為個體化骨科植入手術的強大推力,它能快速地製作形態複雜的植入物。圖6 是國內北京大學第三醫院和第四軍醫大學西京醫院的一些成功案例。

▲圖6 兩大醫院的成功案例

金屬3D列印最大的優勢是可以製作多孔結構骨科植入物,它是傳統切削加工無法實現、而又是骨科植入物迫切需要的結構,具有如下優點:

1. 可以用比較輕的重量實現三維解剖結構的幾何模擬。 2. 可以通過不同的多孔結構、孔徑、孔隙率的變化,調整植入物的剛度,改善植入物的應力遮擋效益。 3. 多孔表面通過微納米修飾技術,可以實現植入物和骨組織、甚至軟組織的長合。 4. 可以在孔隙內植骨或生成組織工程化骨,降低植入物中人工材料的用量,增加生命骨的成分,將骨科植入物設計提升到一個新的技術層面。

多孔金屬植入物設計的關鍵技術有:

1. 生物力學的優化。應該通過基本的金屬框架結構實現力學承載能力,而用多孔結構填充其間,滿足解剖形態的需求。人體松質骨中骨小梁是沿主應力方向生長的,它將成為力學設計的模擬依據。

2. 孔徑和孔隙率的優化。過大、過小的孔徑都不利於和周邊宿主骨的長合,一般300 微米至500 微米比較合適。300微米以下孔徑的列印物,其內部殘餘粉末的清除將遇到困難。

五、手術導板的設計與列印技術

手術的精準化是21 世紀臨床醫學發展的又一方向,3D列印手術導板為其提供了重要的技術支撐。目前存在如下3種類型:

1. 帶有很強隨機性的手術導板。圖7 所示為上海市第九人民醫院的案例,為實現手術規劃中制定的頜面整形規劃( 圖7a),醫生設計了完整的截骨,定位手術導板( 圖7b),精準地實現了規劃的整形目標( 圖7c)。

▲圖7 在手術導板技術支撐下的整形手術成功案例

這類導板完全根據醫生的臨床需求設計製作,有很強的隨機性和不定型性,應該由醫院自身建立的3D列印中心快捷完成。

2. 帶有定型結構的手術導板。圖8a所示是我們用於脊柱椎弓根釘植入的手術導板,圖8b 是用於種植牙植入的手術導板。這類導板它有自己完整設計技術,結構比較定型,因此通常由專業化的3D列印產業提供。

▲圖8 結構定型的手術導板

3. 與骨科器械緊密配套的手術導板。膝關節置換手術導板是典型案例,如圖9 所示。它要求建立患者下肢骨模型,根據模型確定力線,並根據力線確定膝關節產品植入時的基準截骨面。目前它主要用在下肢形態不正常的患者,各人工關節廠商都自身推出這項服務,很多是和Materialise 合作,這種模式值得國內從事醫學3D列印服務產業考慮。

▲圖9 人工膝關節置換手術導板

手術導板涉及的關鍵技術有:

1. 專業設計軟體。如用於種植規劃與導板設計的著名軟體SimPlant。它在生成牙列模型的基礎上,提供醫生確定種植體個數、排列方式、在牙槽骨中的方位與深度等規劃工具,並根據規劃自動生成導板。它既提供給醫生使用,更是專業製造商快速完成訂單的重要手段。

2. 導板材料。材料生物相容性是必須嚴加規定的指標,儘管不長期植入人體,但它與人體組織的創口和血液相接觸,嚴禁有害列印材料的使用。

3. 滅菌方式。根據我們的研究,高溫蒸汽滅菌會引起導板的變形。環氧乙烷滅菌需要一段時間去除殘留物。低溫等離子滅菌是最佳選擇。

六、個體化康復支具(矯形器)的設計與列印

康復醫學是3D 列印技術推廣應用的新天地。康復支具的多樣性和個體化需求是3D 列印技術的強項。圖10 是如今網上可以看到的琳琅滿目的成果。

▲圖10 3D列印康復用矯形器

圖11a 是我們通過前臂掃描數據製作的骨折固定支具,它有很好的透氣性、尺寸緊湊美觀、無疑是傳統石膏固定方法的未來取代。圖11b 是我們和國內兩家醫院共同研發的融上述支具和傳統骨折外固定支具於一體的新型骨折支具,它克服了傳統金屬外固定支架的臃腫結構,更重要的是使用該支具可以實現精準的骨折複位。

▲圖11 3D列印個體化骨折支具

圖12 是我們對一種腦卒中足下垂患者康復支具使用效果的運動測量和生物力學分析案例,這種支具採用個體化設計和3D列印將得到優化的效果。

▲圖12 康復支具使用與分析案例

目前3D列印康復支具存在問題有:

1. 對臨床需求的反應速度。與手術模型和導板相比,康復支具對列印製作的時間要求通常較為寬裕,但在有些場合反應速度輸於傳統方法。

2. 支具的強度。和現在傳統支具材料相比,3D列印支具通常需要採用增強尼龍材料,這導致其價格比傳統支具高。

3. 矯形器很難調整修改。在實際臨床應用中,很多矯形器特別是矯正功能的矯形器,在安裝到人體後往往需要根據情況與需要對矯形進行局部調整,傳統的熱塑板材矯形器可以實現再加熱塑形,而3D列印材料由於材料不具可塑性無法實現調整。

4. 存在競爭技術。目前市場上推出的低溫熱成型標準板材可在現場裁剪,在低溫下軟化,通過貼服於患者的體錶快速成型,具有極好的「 量體裁衣,度身訂做」效果,將會瓜分掉一部分3D列印的支具市場。

七、存在的問題與發展

醫學3D列印目前在我國炒作甚熱,一系列的問題須要我們冷靜思考:

1. 在宣傳中必須講清可能做和目前可以做的內容。細胞列印是很重要的基礎研究,對醫學未來具有重要作用,但還不是目前臨床可應用的技術,它應集中在一些從事基礎醫學研究的單位進行,不宜大範圍鼓吹。模型和導板是最貼近臨床的可用技術,應努力推廣。

2. 現在基於FDM技術的普通桌面機在醫院中廣為流傳,是一種令人擔憂的現象。應努力讓醫學界和社會認清,醫學3D列印是一項高科技的集成技術。

3. 要冷靜透過PPT 的成果思考這項技術的GDP效益。如今在各種會議的PPT上可以看到很多應用3D列印完成的精彩手術案例,在手機上也不斷看到各種所謂首例的報道,從事3D列印醫學應用的產業如雨後春筍,這應該是一個積極的態勢。但縱觀各種展會和論壇,同質化競爭十分嚴重。模型和導板能支撐一個大規模的產業嗎?

4. 醫院不能正規收費是目前醫學3D列印技術推廣應用的瓶頸,一時不易解決。

5. 高性能印表機居高不下的列印成本和患者的承受力存在矛盾。

來源:世界康復工程器械

南極熊是中國3D列印第一互動媒體平台

http://weixin.qq.com/r/TnVNVaHEgvz9reU29yBc (二維碼自動識別)


3D列印腎臟 http://www.tudou.com/programs/view/Cf3wYzAi0FE/


口腔這塊應該算是3D列印在醫療上應用的最成熟的吧。大家都知道人往粗了說橫豎都是個人,往仔細了說人與人千差萬別,大有不同。現代醫療都是在大量臨床實驗後制定一定標準來統一規範,就像衣服一樣有尺碼,可能只是均碼而已,並不是完全的「量體裁衣」,而3D列印的個性化定製屬性就完美的匹配到了這個問題,因人而異,每個人都可以有一個專屬的定製醫療解決方案,關鍵是還可以大幅減少患者醫療費用。

1.口腔現在很掙錢,3D列印牙齒也是一個比較成熟的項目了,也惠及了很多人。

2.骨科 也是很多人在做這塊的研究,國內也經常會有xx地第一例3D列印什麼什麼移植成功。大部分都是一些企業和醫院醫生合作完成的,目前自身擁有這樣實力的醫院還是比較少。不過確實幫了不少醫生的忙,還有患者。通過CT/MRI掃描後進行三維重建,提取出自己需要的數字模型,然後列印出來。首先,醫生可以放在手裡詳細觀察病患情況,制定合理的手術方案;再者可以拿給患者家屬看,告知其患者的詳細情況(家屬看懂了,病患關係會不會更從容一些呢?)再者,針對情況特別複雜的,醫生可以在手術前進行手術預演,評估相應的風險。在手術室內,模型可以作為手術的一個參照進行引導。縮短手術時間,降低帶來的風險。

當然也有可植入人體的,而且可以因人而異,快速實現,最大程度匹配,降低患者不舒適度並降低相應費用。

3.生物列印也很火,不過更多的是概念性的一些東西。目前細胞和血管列印都已經實現了,前一段時間血管移植到猴子體內存活也成功了,這對實驗新葯也將會有很大幫助。不過很多人所認為的那些3D列印心臟、腎臟還很遙遠,希望在未來隨著技術的發展,能夠實現這些列印器官的功能性。

4.其他醫療列印就比較雜散了,各有各的用途,比如解剖、教育、實驗。如醫學院學生解剖的屍源越來越少,通過3D列印製作一套可以反覆使用,而且易保存,目前國外已經有做出來的了,很全面、逼真。

以上,個人見解,還望大家不吝批評指正。


我們正在跟著導師做一個關於種植牙齒的3D列印導板設計。

傳統牙醫種牙全部憑藉經驗和手感,現在我們將這個過程數字話,讓病人和醫生在術前就能看到種牙後的效果,並且能知道種牙的方向和深度。

這是最近正在做的一個病例,病人下頜骨只有四顆牙齒,欲在下頜種植八顆牙齒,手術難度極高,我們利用CT掃描病人的下頜骨,重建出比例為1比1的模型,利用3D印表機精準地做出病人的骨骼模型,方便醫生和患者直觀地觀察下頜骨的形貌,最終敲定手術方案。

我們還在做一款矯正牙齒畸形的透明牙套,科學地給病人重新排牙,整個矯正過程可視化,,再利用3D列印技術做出幾十副牙套出來給病人佩戴,矯正牙齒。病人治療過程無痛,便捷。

還有諸如其他骨骼手術的導板設計,都是利用3D列印技術製造出實物來,3D列印技術已經作用地較為廣泛,其他諸如列印人體器官或組織的技術已經存在,已經可以列印相關的組織,現在有待臨床實驗。

3D列印技術的一大優勢就是定製化,而手術過程為病人定製各種醫療導板可以充分地利用這一優勢,未來3D列印在醫療行業的前景將會越來越廣。


口腔醫學生一隻。說一個已經在用的吧,利用3D列印技術製作出口腔模型,在體外先修磨好形狀再動刀子進行手術。

舉個例子,是老師上課說的。有個人下巴上長了個腫瘤,惡性,手術切除,要知道這東西可不是長多大切多大,而是大範圍的整個切除防止複發,於是這個人的下頜骨就幾乎全被切掉了。。

老師上課還配合PPT圖片,你們可以腦補一下。。

然後就要重新給他填一個骨頭啊,於是就把他腿上的腓骨給切了,打碎成一小段一小段的骨段,用鋼絲固定成牙弓的形狀,最後在種植上牙。

那麼固定牙弓的步驟,就是事先利用3d列印打出患者的下頜然後做好牙弓,面部手術時牙弓是已經做好了的。

最後完成圖患者面部並沒有什麼太大的不同,真的是很厲害。


知乎首答。

Jeremy lei 的回答已經很好了。寶寶來說一下我公司現在做的業務好了,針對於醫療,除了植入型的替代組織、骨骼,輔助支撐用途的3D列印件之外,還有就是用作醫療參照了,對於骨科以及其他的外科手術,對CT影像進行還原建模,再列印病灶模型,讓醫生進行術前的預演,確定刀口位置,避開大血管,減少二次手術損傷,加大手術成功率都是很有幫助的。

3D義齒、3D助聽器、3D人工關節等在歐美髮達國家也在不斷推廣應用。未來,在醫療器械研發、生產、應用方面3D列印技術能做很多工作,因為它一不限材料,二不限工藝,有模型就可以打,

進公司之前以為自己會搞模型,做手辦,誰知道做的最多的是骨頭啊喂,前一段時間做了一個骨盆的大模型,列印了一個晚上有木有,要看著的,打壞了就完蛋了,然後剩了一丟丟的小料,男同事就列印了這個東東,捂臉。(●′艸`)


這個題目讓我想起了去年我的畢業論文,是關於低成本的3D列印假肢開發(針對下肢)。傳統的假肢測量和製作過程有局限性,比如測量截肢者方法和軟硬體,舉一個其中例子,病人要去特定的地點(醫院)才能測量出尺寸,測量工具花樣繁多等等限制。先進的測量方法是手持掃描儀,工作人員可以去病人家裡測試,沒有場地限制。傳統的製作流程也頗為麻煩,石膏,倒膜,整形,佩戴後調整,最終假肢,這個不僅要花費時間,還要隨時做好病人的複查工作,再做調整。3d技術通過掃描的數據來列印出病人的假肢,病人最快可以在一個星期內拿到假肢。如果病人不滿意,可以變更測量數據,再做調整,病人還可以根據自身的特點來個性化自己的假肢,可以充分自信的來展示自己的個性美。


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