醫療刺客見證金屬3D列印的崛起

工業界 發佈 2022-08-18T22:33:58.945426+00:00

據台媒報導,7月22日上午,林志穎與兒子在台灣桃園市中正北路出車禍,林志穎傷勢嚴重。其實,這也不是3D列印技術第一次在醫療行業應用了。

據台媒報導,7月22日上午,林志穎與兒子在台灣桃園市中正北路出車禍,林志穎傷勢嚴重。為什麼藝人林志穎車禍事件這麼受關注?因為是多個熱點事件疊加效應。其一,林志穎是一名小有名氣賽車手,賽車手正常行駛時出車禍;其二駕駛的車輛品牌是馬斯克的特斯拉,該品牌在世界範圍內相當有名;其三,特斯拉發生事故後起火燃燒,再疊加入夏以來的多起電車事件新聞,引發大家的高度關注。



結合治療醫院的介紹,簡單來說林志穎的治療方案就是鈦合金植入加3D重建。



3D列印總會在意想不到的地方出現,特別是隨著近年來3D金屬列印技術不斷進步與成熟,正在一步步實現當初願景,讓傳統技術見證新技術崛起時刻。


其實,這也不是3D列印技術第一次在醫療行業應用了。近日,哈醫大一院口腔頜面外科一病房主任王巍教授團隊應用3D列印聚醚醚酮(PEEK)假體技術,成功為一名下頜骨腫瘤切除的患者精準實施假體植入術。


王巍教授介紹,傳統手術需要開闢第二術區,取自體髂骨或腓骨修復下頜骨缺損,為減輕患者的負擔;結合現有技術情況,王巍教授決定採用數位化技術+聚醚醚酮材質,為邱先生製作3D個性化設計的假體,在保證腫瘤切除徹底的前提下,可以最大限度地保存患側牙齒,滿足患者對美學和功能的要求。術中,王巍教授團隊應用3D列印製作精準的截骨導板和假體,快速、精準地為邱先生切除腫瘤,並立即修復缺損的下頜骨,保存健康的骨組織及牙齒。



王巍教授指出,該項新技術的創新點在於術前經過數位化設計,製作出真實還原患者下頜骨的數字模型。聚醚醚酮材料為非金屬材質,性能穩定,生物相容性好,不導熱不導寒,無熱脹冷縮引起的頭痛和不適,CT/MRI掃描無偽影,便於術後跟蹤。強度優於鈦網,擁有和自體骨接近的彈性模量,植入後安全放心。


數位化技術結合新材料通過3D列印技術製作患者缺損的部位,幫助醫生精準定位,避免額外損傷,節省手術時間,同時減小了患者因為疾病導致的顏面部畸形,此類創新性的醫療技術一經應用受到了廣大醫患的普遍好評。


首都醫科大學附屬北京安貞醫院心臟瓣膜病介入中心在多學科協作和多方預案下完成3D列印技術協助介入治療瓣周漏1例。3D列印心臟模型可以清晰顯示瘺口位置及解剖關係。分析後認為瓣周漏位置明確,形態及邊緣條件適宜封堵。患者一般狀況可,心功能情況能夠耐受介入治療,進行介入瓣周漏封堵術。術後複查超聲未見瓣周反流信號,結果滿意。傷口壓迫處理,患者好轉出院。



3D列印技術 or 材料學

其實3D列印技術的進步,拼的就是材料學,材料升級應用是3D列印技術進步的基礎和動力。比如彈性體材料:這裡泛指在除去外力後能恢復原狀的材料,專指在弱應力下形變顯著,應力鬆弛後能迅速恢復到接近原有狀態和尺寸的高分子材料。根據美國Report Oceans的研究報告,預測彈性體在3D列印市場的增長,該類市場需求將在8年內達到14億美元,2022年到2030年的年增長率為22.5%,醫療保健和汽車行業將是未來市場主要增長點。


在3D列印技術中,熱塑性彈性體在許多行業中都有廣泛應用,包括如汽車輪胎、工業模製品、工業傳動帶、假肢、消費產品、醫療設備等。除此之外,彈性體也是難以壓縮的,這使它們成為製造密封件的首選材料。根據Report Oceans的研究,由於全球疫情所帶來的影響,醫療防護設備,防護面罩等,促進了3D列印彈性體市場的增長。該報告還討論了有機矽彈性體在增材製造中的巨大份額,並且將會持續保持增長。在行業公司中,機器製造商3D Systems和Carbon是公認推動了這個市場的市場增長做出了重大的貢獻。例如,Carbon提供四種彈性體樹脂,包括一種生物相容性材料。特別是已經在阿迪達斯生產的鞋底中,看到了這些解決方案。

未來和更廣泛的彈性體應用

隨著相關技術市場推廣、技術創新、將會使行業繼續加快研究彈性體材料,例如德克薩斯A&M大學,開發了一種用於增材製造的可回收和自愈彈性體。該聚合物的質地各不相同,從超軟到極硬。它們可以3D列印,可回收,並在空氣和水下相互粘連。其還具有其它特性,如3D可列印性和幾秒鐘內自我修復的能力,使材料不僅適用於更逼真的假肢和軟機器人,而且非常適合廣泛的行業應用,例如飛行器,未來一直可實現自我修復的機翼等。



另外還有,由加州大學研發的3D列印液晶彈性體,可使軟機器人和可穿戴設備更易實現。研發團隊宣稱通過控制3D列印液晶彈性體的印刷溫度,即可以控制材料的剛度和收縮能力,進而能夠通過加熱來改變同一材料中不同區域的剛度。液晶彈性體Liquid crystal elastomers(LCEs)能夠產生大的可逆驅動力並產生大的工作密度,未來非常適合構建新型軟機器人、可穿戴設備、人造肌肉和仿生系統。


參考文獻及圖片來源:

百度新聞、網易訂閱、增材製造醫療器械專業委員會

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