3D打印技术和应用概论第六章 3D打印应用于医疗、生物领域-改

第六章

3D打印应用于医疗、

生物领域

1、3D打印应用于医疗、生物领域的优势4、生物3D打印应用于活体生物的打印2、3D打印应用于手术导板的定制3、3D模型在医疗方面的应用5、3D打印应用于教学和手术方案制定1、3D打印应用于医疗领域的优势6.1、3D打印应用于医疗、生物领域的优势3D打印应用于医疗领域，是3D打印技术与现代先进的医疗技术交叉的新技术；3D打印技术可用于制造人体器官（骨骼、心脏等）和种植体（如关节等）的模型，使医生不通过开刀就可观看病人的器官结构，判断是否有组织病变及其程度，为其病情诊断和手术方案提供帮助。3D打印应用于体外模型和医疗器械的制造中，成形的人体组织无需植入体内，所用材料也不需要考虑生物相容性等问题，体外医疗模型一般也只考虑所用材料的力学、理化和色彩等性能。目前这类应用较为成熟和普遍，正在为人们的健康服务。1、想做什么形状的骨骼都可以。有了3D打印技术，医生就可以直接生产出同一形状、体积的内植物，填充到缺损部位里面，上下用螺钉固定，非常牢固。2、打印出的植入物带有可供骨头长入的孔隙，它们像海绵一样可以将周边的骨头吸引进来，使真骨与假骨之间结成牢固的一体，有助于缩短患者的恢复期。3、打印骨骼的强度和保质期方面，打印骨骼的强度没有问题，几十年的临床实践已证实钛合金属内植物可以与人体组织长期和平共处。4、速度快：不管是直接制造植入人体的组织，还是制作病体器官的模型，其速度快，一般数小时即可成形。2应用于生物的优势

技术原理3D生物打印以血管再生为核心，构建具有完整生物学功能的组织器官，实现病变、衰老组织器官的精确修复和替代。生物3D打印可以满足组织、器官移植的需求，涉及工程、生物科学、细胞生物学、物理学和医学，它对组织工程、再生医学和医疗科研都将产生革命性的突破。3D打印技术在生物医学工程领域是做活体，把细胞、生物相容性材料堆积成活体结构。可直接制造出身体某个部位内部的仿生微结构，从外形仿生方面可实现患者缺损填充假体的个性化制造。3D打印人造器官可以以自身的成体干细胞经体外诱导分化而来的活细胞为原料，在体外或体内直接打印活体器官或组织，因而将失去功能的器官或组织替换，某些程度上这就解决了移植供体不足问题。所以，3D打印人造器官已在器官移植领域获得了一定的成果。

1、3D打印应用于医疗、生物领域的优势4、生物3D打印应用于活体生物的打印2、3D打印应用于手术导板的定制3、3D模型在医疗方面的应用5、3D打印应用于教学和手术方案制定

6.2

3D打印应用于手术导板的定制

患者病变组织信息是医生诊疗诊断与手术规划的重要信息X光CT与MRI三维打印模型三个里程碑技术工装与导板的对比工装与导板的对比工装与导板的对比导板的制作流程

CT扫描数据

3D数据处理

3D打印原型

医生制定手术方案（截骨内容、钢板成型）3D扫描数据

3D数据处理导板的制作流程

制作导板

3D打印导板手术磨骨导板定位导板截骨导板截骨导板截骨导板术前获取影像学和三维数字模型，准确评价畸形骨段，为模拟矫形做基础准备。截骨矫形中的应用截骨角度调整及模拟复位

3D打印与导板技术

3D打印与导板技术

3D打印与导板技术

3D打印与导板技术游离截骨导板穿刺导板种植导板

放疗导板

1、3D打印应用于医疗、生物领域的优势4、3D打印应用于活体生物的打印2、3D打印应用于手术导板的定制5、3D打印应用于教学和手术方案制定3、3D模型在医疗方面的应用

6.33D模型在医疗方面的应用3D模型的制作流程

6.33D技术模型在医疗方面的应用用STL文件格式输送至三维打印机三维打印模型建立骨三维数字模型医学影像获取医学影像处理与三维建模

在复杂性烧伤踝关节畸形手术中的应用在粉碎性骨折方面的应用在脊柱畸形手术在的应用在颌面外科手术中的应用在美容整形方面的应用

1、3D打印应用于医疗、生物领域的优势4、3D打印应用于活体生物的打印2、3D打印应用于手术导板的定制5、3D打印应用于教学和手术方案制定3、3D模型在医疗方面的应用6.4

3D打印应用于活体生物的打印13D打印人造耳朵首先用3D扫描仪获取患者健康耳朵的3D结构模型，然后利用软件计算出另一边耳朵应有的模样，最终用3D打印机把计算机中的3D模型打印出来。随后，科学家们将一种高密度的凝胶灌入该模型内，这些凝胶由2.5亿个牛的软骨细胞和从鼠尾提取的胶原蛋白（作为支架使用）制成。15分钟后，研究人员将得到的耳朵移出并在细胞培养皿中培育。3个月的时间内，软骨就可以取代胶原蛋白。为了检验打印成品的生物功能，科学家们在动物身上做了许多实验，如把人耳移植到一只老鼠身上。2个月后，这个耳朵仍保持着最初形态，毛细血管组织和其它血管也都长出来了。同样在老鼠身上试验成功的还有人体肌肉组织。另外科学家还用干细胞作出了部分人体颌骨结构，并移植到了老鼠身上。5个月后，这部分结构成功长出了血管化骨组织。这些成功的研究结果，使得未来3D打印骨组织还可能用在整容上。人工耳朵2、3D打印人造血管2017年3月，我国四川的研究人员用3D生物打印血管机可以打印出血管独有的中空结构和多层不同种类的细胞。科研人员将一段3D生物打印血管移植到猴子体内，猴子的基因和身体结构和人类比较接近，选择的部位是猴子的腹主动脉，这段动脉的内径是6mm和人体下肢的动脉血管粗细相当。研究人员用线将打印的血管与体内的血管缝合在一起。在经过62天的生长后，通过B超发现血流很好，通过CT发现植入的血管与自身的血管长的非常相近，结合的也很好，完全长成了自