医疗行业的 “神奇魔法”—— 增材技术登场
随着医疗技术向个性化、精准化方向发展,增材制造(3D打印)技术凭借其灵活定制、快速成型的特点,正在重塑医疗行业的诊疗模式。作为国内3D打印领域的领军企业,联泰科技(UnionTech)通过多项创新应用案例,展现了其在医疗模型、手术导板、医学植入体等领域的核心技术优势。以下从四大应用场景出发,结合联泰科技的实际案例,解析增材技术如何推动医疗行业变革。
医疗模型:疾病的 “透视镜”
增材技术的一个重要应用就是制作医疗模型,它就像是医生的 “透视镜”,能够将人体内部错综复杂的组织结构立体呈现。在骨科领域,医师通过三维打印技术可将CT或MRI扫描获得的数字化医学影像,转化为精准的实体骨骼模型。
重庆大学附属医院曾利用 3D 打印技术治疗一位高位截瘫患者,患者因高空坠落导致全身多发性骨折,经诊断为高位截瘫。针对患者陈旧性骨盆C3型骨折的复杂情况,医疗团队需实施高难度骨盆修复手术以改善其生活质量。面对这类高风险手术,医师运用三维打印技术精准复刻患者骨盆结构,构建出等比例实体模型。借助这个立体导航系统,医疗团队在术前即可进行全流程演练:既能在模型上模拟骨折复位过程,又能根据骨折形态定制个性化内固定钢板,精确规划螺钉植入路径。最终借助3D 打印模型技术突破,成功完成了这台高难度手术。
这种立体模型在医患沟通中同样发挥着独特作用。传统诊疗中晦涩难懂的平面影像,如今通过 3D 打印模型转化为触手可及的立体展示。患者及其家属得以直观观察病灶情况,仿佛获得透视人体结构的特殊视角。这种具象化的呈现方式不仅加深了患者对病情的认知,更搭建起医患之间高效沟通的桥梁,使治疗方案获得更深层次的理解与配合。
心脉医疗心脏模型
针对心脏手术的高风险性,联泰科技采用SLA光固化技术打印高精度心脏模型,协助医生进行术前路径规划,成功应用于主动脉瓣膜置换等复杂手术,显著降低术中不确定性。
医疗护具和导板:手术的 “隐形助手”
医疗护具和导板在医疗器械中同样有着不可或缺的地位,它们就像是手术中的 “隐形助手”,默默发挥着重要作用 。从诊断到治疗,从手术辅助到患者康复,都离不开它们 。
以上海市第九人民医院口腔科的腓骨重建下颌骨手术导板为例,下颌骨肿瘤是口腔颌面外科的常见疾病,切除肿瘤后常出现下颌骨缺损,严重影响患者面部外形和功能 。传统的腓骨成形术在皮瓣断蒂后进行,很难精确地重建下颌轮廓 。而利用增材技术,医生可以根据患者的 CT 数据,使用专业软件设计出下颌骨肿瘤切割导板、下颌骨残端外固定连接导板、腓骨截骨导板、腓骨塑形及就位导板等 。
在手术中,医生先显露下颌骨肿瘤及放置截骨导板所需的骨面,置入截骨导板进行截骨操作,完整切除下颌骨肿瘤 。然后利用下颌骨残端外固定支架导板连接肿瘤切除后的双侧下颌骨残端,建立稳定的咬合关系 。接着按常规手术方式取腓骨肌游离瓣,不断蒂,置入腓骨切割导板进行截骨,调磨后放入腓骨塑形导板,随后进行断蒂,并将其转移至下颌骨缺损区,调磨后将腓骨瓣内固定至下颌骨残端 。
通过这种方式,大大提高了手术的精准度 。有研究对比了使用数字化手术导板和常规手术的两组患者,结果显示,使用导板的研究组腓骨塑形时间明显小于对照组,腓骨瓣平均缺血时间也明显小于对照组 。研究组实际手术的 CT 重建与模拟手术的模型对比,颌骨位置平均误差约为 1.5mm ,术后患者的面部外形和咬合功能都得到了很好的恢复 。
仁济医院酝神经穿刺导板
联泰科技与吕坚伟教授团队合作,开发用于酝神经调控手术(SNM)的穿刺导板。该导板基于患者CT数据定制,术中准确导航穿刺路径,减少神经损伤风险,目前已广泛应用于泌尿外科领域。
手术导板已被公认为实现精准手术的重要工具
医学植入体:人体的 “定制零件”
医学植入体就像是为人体量身定制的 “零件”,当人体的某些组织受损时,它们可以发挥重要的替代作用 。增材技术在医学植入体的制造上也展现出了独特的优势 。
钛合金植入体是常见的一种医学植入体 。以髋关节植入体为例,髋臼是髋关节的重要组成部分,位于髋骨外侧面中央,呈半球形深凹,直径约 30 - 50mm 。通过增材技术,使用 Muees430 设备,以钛合金为材料,能够一体成型制造出髋臼 。这种 3D 打印的髋关节植入体可以根据患者的具体情况进行个性化定制 。在波兰的一家医院,就曾为一位因之前插入的钢制假肢出现并发症的患者,通过 3D 打印制作了髋关节假体 。医生先拍摄 X 光和高分辨率计算机断层扫描,创建骨盆和髋关节的 3D 模型,评估患者盆底的缺陷和损伤,在工程师团队和整形外科医生的帮助下制作出完全符合患者需求的植入物 。而且,这种植入体的髋臼部件涂层涂有钛、碳和硅树脂的开孔涂层,最接近患者的天然骨骼并且类似于骨骼结构,还具有抗菌作用,能确保骨骼长入植入物的结构中,帮助患者尽快恢复健康 。
除了钛合金植入体,高温 PEEK 植入体也有重要应用 。在头颅重建手术中,医生会根据患者的 CT 扫描数据,使用 CAD 软件设计出 “量身定做” 的颅骨片结构,然后通过 3D 打印技术,利用高性能 PEEK 材料进行 FDM(熔融沉积建模)打印定制化颅骨片 。PEEK 材料具有优异的机械性能、耐高温、耐腐蚀等特性,与人体的生物相容性好,用于颅骨重建可以减少排异反应和感染的风险 。康拓医疗通过自主研发和技术创新,采用先进的激光熔融沉积工艺,将 PEEK 粉末逐层熔化并堆积成型,成功实现了增材制造 PEEK 技术的产业化应用,为国内医疗器械行业的发展提供了有力支持 。
医疗工具:医疗创新的 “新引擎”
医疗工具作为直接或间接用于人体的各类物品,在医疗过程中起着关键作用 。增材技术也为医疗工具的制造带来了新的变革,一些手术切割刀具、血管支架、医疗连接体等都可以通过 3D 打印来制造 。
以乳腺穿刺旋切探针为例,这是一种用于乳腺可疑病灶活检取样和乳腺良性病灶微创切除的微创手术器械,主要加工特征为三棱形刃口和针尖 。传统的乳腺穿刺旋切探针在制造上可能存在一些局限,而通过增材技术,使用 Muees430 设备,以钛合金为材料进行制造,仅需 0.35 小时 。这种 3D 打印的乳腺穿刺旋切探针可以实现更精准的设计和制造,其刃口和针尖的形状能够根据实际需求进行优化,提高穿刺和旋切的效率,减少对患者乳腺组织的损伤 。而且,3D 打印还可以实现探针的个性化定制,根据不同患者的乳腺结构和病情,制造出最适合的探针 。
再比如尺挠骨接骨板,它用于固定尺挠骨骨折之处,帮助骨骼恢复正常功能 。通过增材技术制造的尺挠骨接骨板,同样有着独特的优势 。它可以根据患者骨折部位的具体形状和尺寸进行定制,更好地贴合骨骼,提供更稳定的固定效果 。使用 Muees430 设备,以钛合金为材料制造尺挠骨接骨板,样件尺寸为 60x31x7.7MM,打印时长为 0.63H 。3D 打印的尺挠骨接骨板还能在结构上进行优化,在保证足够强度的同时,减轻接骨板的重量,减少对患者身体的负担 。
医疗牙科:口腔健康的 “私人定制”
在口腔医学领域,增材制造技术正引领着个性化诊疗的革新浪潮。传统硅胶取模流程往往需要 3 天时间才能完成,如今借助口内三维扫描与增材技术的协同创新,整个制模过程已缩短至最快 2 小时就能完成。这项技术突破不仅实现了效率飞跃,更通过数字化建模技术规避了手工取模可能产生的形变误差,以微米级精度完整捕捉口腔结构特征。
依托精准的数字化模型,医师可运用智能设计平台对修复体的咬合结构、形态比例及美学细节进行全方位调控。以全口义齿基托为例,通过 3D 打印能完美契合患者独特的口腔生理曲线,实现修复体与软组织间的无缝衔接。尤为精妙的是,3D 打印可在修复体表面复刻天然牙釉质的光泽过渡与纹理细节,打造出兼具功能性与仿生美学的口腔修复方案。
隐形正畸领域的技术突破同样具有里程碑意义。相较于传统金属托槽带来的视觉负担与异物感, 3D 打印技术制作的透明矫治器开创了无痕矫治新时代。每副矫治器均依据患者牙齿的立体模型个性化成型,既保持着宛若隐形的视觉通透性,又通过精密力学计算实现牙齿的渐进式位移。这种革新性矫治方案在提升舒适度的同时,显著增强了患者的治疗信心与持续配合度。
增材技术在医疗行业的发展前景
增材技术在医疗行业的发展前景十分广阔,其应用领域正不断拓展延伸。在生物组织工程领域,该技术通过制造具备生物活性的定制化支架,为组织修复与再生医学开辟新路径,显著提升治疗效果。研究显示,利用3D 打印技术已成功构建出可促进细胞生长的仿生结构,为复杂组织修复提供创新解决方案。
在药物递送领域,增材技术展现出独特优势。通过精密控制材料结构与空间分布,可开发个性化给药装置。例如利用 3D 打印技术优化药物释放路径,或构建多功能载体实现靶向输送,为精准医疗提供技术支撑。这类突破性进展正推动治疗方案向高效化、定制化方向演进。
技术融合创新成为重要发展趋势。与智能算法结合可实现诊疗设备的功能升级,开发出具备实时监测能力的智能医疗器械。虚拟仿真技术的引入则大幅提升手术规划精度,通过三维重建与模拟操作优化治疗流程,为医患双方创造更高价值。
联泰科技依托自主研发的SLA光固化设备(如成型尺寸达600mm³的高精度打印机)和全流程数字化解决方案,覆盖从医学影像处理到产品后处理的完整链条。其设备具备高稳定性、高精度(±0.05mm)、高成效(多级变光斑技术)及高安全性(CR认证)四大特点,已服务全球超3000家客户,包括上海市质子重离子医院、复旦大学附属肿瘤医院等顶尖医疗机构。
光固化3D打印机Lite600HD(手术模型、低温消毒导板)
当前发展仍面临多重挑战:生物相容性材料的创新研发亟待突破,需开发更适应人体环境的新型复合材料;精密制造过程中的质量控制体系尚待完善,这对植入类产品的可靠性提出更高要求;行业标准与监管框架也需同步优化,以保障技术创新与医疗安全的平衡发展。
尽管存在挑战,增材技术在医疗领域的革新潜力已得到充分验证。随着跨学科协作的深化与产业生态的成熟,这项技术将持续推动诊疗模式创新,为提升医疗服务品质注入强劲动力。
结语
增材技术的出现,无疑是医疗行业发展历程中的一座重要里程碑,它为医疗行业带来了诸多变革和突破 。从帮助医生更好地了解病情、提高手术成功率的医疗模型,到提高手术精准度、助力患者康复的医疗护具和导板;从为患者提供更贴合身体需求的医学植入体,到推动医疗工具创新、提高治疗效果的医疗工具,再到为患者带来更舒适、高效治疗体验的医疗牙科 。增材技术在医疗行业的各个方面都发挥着重要作用,大大提高了医疗服务的质量和效率,为患者带来了更多的希望 。
当前增材技术在医疗领域的应用尚存技术瓶颈,但伴随技术迭代加速与科研探索深化,这些技术屏障终将被逐个攻克。作为3D打印医疗创新的重要驱动力,增材制造必将持续拓展其应用疆界,在精准医疗与个性化诊疗领域开启更多可能性。医工融合的创新浪潮不仅将重塑临床诊疗模式,更预示着人类健康守护体系将迈入更智能化的新纪元。