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浅谈3D打印在医疗行业的应用
作者:http://www.zhanhao168.com/ 日期:2019-01-16 浏览:179
如果要问3D打印在医疗行业应用最广的是什么,那自然要数肢体和器官打印。
 
在人的身体上,可替换度最高的自然当属肢体、牙齿等。这些部位的主要功用辅助人的行动和生活,功能单一,所以结构也相对简单。并且,四肢的残缺理论上来说几乎不会对人的寿命造成明显的影响。因此,义肢、假牙很普遍,而3D打印技术一旦出现,其自然也被迅速应用到这个领域中来。
 
目前在生活中,3D打印义肢技术已经非常成熟,并得到了广泛应用。英格兰一位女童装上了3D手掌,一位农民工则装上了一块头盖骨,甚至澳大利亚公司CSIRO可以为病人量身定做钛制的胸骨和肋骨,从而为其打造一个3D胸腔。
 
而最近的一项研究也让我们看到了AI和3D打印结合的可能性。加州大学伯克利分校和舒利韦尔牙科实验室的一组研究人员建立了一个通用对抗网络( GAN ),自动生成新的牙冠设计。它根据缺失牙齿的扫描来预测新牙冠的形状。首先,扫描下颌缺失牙齿的一侧以产生2D图像。接下来,也扫描钳口的相对侧。GAN了解缺失牙齿所在间隙的距离,并在3D中使用新的牙冠设计填充该间隙。
 
由此可以预料的是,利用GAN建模的精准性,未来的3D打印也将会更加符合人的生理特征和功能指向。比如可以更好地解决接受腔的问题,从而令假肢的安装更加舒适。
 
如果说打印肢体、牙齿等是easy级的话,那么,3D打印器官可能就是hard级。而相关的研究也正在有条不紊地展开。
 
3D打印器官之所以存在困难,是因为其内部有大量的血管,并且各个器官的组织构成也不一样。比如大脑主要由大量的神经组织构成,要实现对神经组织的打印和培养目前还是存在较大的技术困难的。
 
不过可喜的是,目前已经有3D肝脏被打印出来,并且成功存活。美国生物科技公司Organovo就曾经利用细胞3D打印技术,在细胞培养基座中打印出肝脏所需的细胞组织。经过在器皿中的培养,就可以生长为正常形状的肝脏并移植到人体。只不过,这个肝脏的细胞在经过打印后会失去活性,变成死细胞。
 
除了肝脏之外,肾脏、胰脏等器官也在研究当中。研究者们普遍认为,要实现真正功能健全、可移植的3D打印器官,至少还需要10年的时间。对于人体器官移植发展来讲,10年的时间不算长,但也不短。一旦这项技术变为现实,其带来的改变将是革命性的:亟待手术的人们将不必因为等不到活体器官而绝望地死去,器官也将成为可以批量生产的商品。对解决活体器官短缺、延长人类寿命,甚至是产生新的器官供应产业链,都将带来积极的影响。
关键词:抄数逆向工程,freeform设计,高精三维扫描,3d打印