3D打印在医学领域的应用进展

三维(3D)打印出现于20世纪90年代,最初应用于模具制造、工业设计等领域。随着打印材料的研发和控制技术的完善,其应用越来越广泛。相较于传统制造技术,3D打印在小批次、设计复杂的物件制造上具有成本和效率优势,这也使得3D打印技术在医学领域中拥有极佳的应用前景。本文简述了3D打印技术的相关概念并综述了3D打印技术在医学领域中四个方面的应用:辅助外科手术,如打印3D模型辅助医生进行术前规划,打印手术导板等;打印个性化医疗器械,如打印助听器、义肢、义齿、新型给药系统和个性化内植入物等;应用于组织工程,如打印组织工程支架以及生物3D打印技术等;应用于医学教育和基础科研,如打印3D模型用于临床教学或者解剖教学,打印3D实体模型用于生物力学研究以及3D打印人工组织器官用于药物测试和肿瘤研究等。最后总结了现有3D打印技术的不足之处,并对其在医学领域的发展前景做出展望。     

3D生物打印技术及其在牙周骨缺损修复中的应用

与传统的"减材"制造相比,3D打印技术具有精确的个性化设计、快速成型、复杂精细产品制造等"増材"制造的明显优势。近年来,为了提高治疗的个性化及精确性,医学领域已经广泛应用3D生物打印技术进行术前诊断、手术设计、术前模拟以及组织再生等各个阶段。本综述首先介绍3D生物打印技术的概况及其过程,主要分为成像及模型设计、生物材料及细胞类型的选择、不同类型的生物打印等。在口腔牙周缺损修复中,3D生物打印技术通过重建其组织缺损部位的解剖结构,应用生物复合材料逐层精确地堆积出个性化植入物,增加了植入物的稳定性与术后骨结合率,使口腔组织形态及功能都得以恢复。然而,材料选择的局限性等问题给3D生物打印技术在修复牙周骨缺损的发展带来了障碍。本文就3D生物打印技术应用于牙周骨缺损修复中的复合生物材料、细胞、生物活性药物传递等几个方面逐一介绍。     

三维打印技术在肝脏外科和肝毒性评价中的研究进展

三维(3D)打印作为一种新兴的快速成型技术,已广泛应用于生物医学领域。3D打印最初在医学中主要用于可视化模型、模具的构建,但随着生物医学领域3D打印技术的发展,该技术逐渐应用在复杂组织再生和器官重构等方面,通过生物3D打印获得的人工组织和器官,有望用于器官移植以及进行新药研发和药物毒性评价等医药学相关的研究。本文重点阐述了3D打印技术在肝脏外科中的个体化应用,并重点介绍了生物3D打印技术在肝移植、药物肝脏代谢和肝毒性评价中的研究进展,并进一步对其未来发展趋势进行了展望。     

3D打印技术在生物医学领域的应用研究进展

3D打印技术在生物医学领域有着独特的优势与广阔的应用前景。近年来,细胞打印、组织打印、器官打印相继出现,药物打印、医疗器械打印等亦陆续实现。面对复杂手术病例,外科医生和科研人员探索了结合3D打印技术的手术方案,完成了包括案例讨论、手术模拟及植入手术等众多临床应用,促进了3D打印技术在医学领域的应用与发展。旨在从医学教学、骨科手术、口腔医学、生物打印、药物打印、医疗器械制造等方面描述3D打印技术在医学领域的应用研究现状,并对其未来发展提出了展望。     

3D生物打印技术在心脏组织工程中的研究进展

心脏组织工程（CTE）是一种具有发展前景的心脏修复技术，为心脏组织的研究提供了平台，其主要应用于修复受损或无效的血管、心脏瓣膜和心肌。三维（3D）生物打印技术已经越来越多地用于医学的不同领域，包括心血管疾病（CVD）。文章就CTE的3D生物打印技术的最新进展作一综述，针对特定CVD患者的3D打印模型，重点介绍了3D打印模型在先天性心脏病、冠状动脉疾病及主动脉瓣疾病等CAD中的应用，以及生物打印过程中常用于生物墨水的海藻酸盐、明胶、纤维蛋白和胶原蛋白等生物材料，并分析了3D生物打印技术在CTE领域的应用前景及未来要面临的挑战。3D生物打印技术因能够将多个细胞整合到具有复杂3D结构的打印支架中而备受关注，为多种CAD患者提供更多治疗方案，增强了临床医生对复杂疾病的理解和对复杂手术的信心。随着3D打印技术的发展和打印材料的改进，3D打印技术将在CTE中应用会越来越广泛。     

文章导读

3D打印骨科模型是3D打印技术在医学领域应用较早、范围较广的一项技术。随着数字化技术和医疗科技的发展,3D打印技术越来越多地应用于骨科其他领域,如3D打印导板、3D打印内植入物等。本期专刊文章从3D打印骨科模型、3D打印手术导板、3D打印内植入物、3D打印教学应用等方面出发,探讨3D打印技术在骨科中的应用,以期为临床应用提供参考。     

3D打印技术在牙科制造领域中的应用及未来

文题释义： 熔融沉积成型：是将热熔性材料加工成丝状,经过送丝机构到达热熔喷嘴上,之后热熔性材料被加热装置加热融化,沿着打印机已经设定好的路径进行运动,同时加热融化的丝状材料在成型平台上凝固成型,层层粘接堆积,最终形成产品模型。 光固化立体成型技术：能够在微米级的精细分辨率下制造高表面质量的零件,其成型过程就是树脂材料进行光固化聚合的过程,一般是以点成线、以线成面,然后成型平台根据打印参数决定的打印层厚进行升降。 背景：对于牙齿缺损或缺失的病例,需通过个性化制作修复物达到治疗目的。传统的制作工艺耗时长、费用高、精准度差。3D打印技术引入牙科制造后,能一定程度提高制作效率和品质。 目的：介绍 3D 打印技术在牙科制造中的应用现状,讨论目前应用中存在的技术瓶颈,展望未来3D打印技术在牙科制造应用的发展方向。 方法：作者以“3D printing,metal implant,dental manufacturing,dental restorations,3D 打印,骨缺损,金属内植物,牙科制造,牙科修复”等为关键词,检索1980至2019年期间的Web of Science、万方、CNKI 数据库中的相关文献。初检文章 261 篇,筛选后对60篇文章进行参考总结。 结果与结论：3D 打印牙模、数字化种植导板、蜡型等已在牙科制造中得到应用和推广,3D打印技术在牙科制造已得到较广泛的应用,使用最为广泛的6种工艺分别是树脂光固化成型、叠层实体制造、熔融沉积成型、选择性激光烧结、选择性激光熔化、立体喷墨技术。目前3D打印技术在牙科制造领域的应用存在着一定的技术瓶颈,突破技术瓶颈后,3D打印技术在未来的牙科制造领域将能发挥更大作用。 ORCID: 0000-0002-0781-7537(姚路) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

构建骨组织工程支架中应用的3D打印技术

背景：3D打印技术自20世纪末出现以来逐渐应用在医学领域已成为一种趋势。近年来3D打印技术被广泛用于骨组织工程支架材料的成型,并取得了一些令人惊喜的成果。 目的：文章从骨组织工程支架基本概念、3D打印的基本原理和流程、3D打印应用于构造支架的要求以及不同的粉末材料等方面进行阐述,分析其优势与目前存在的局限性,并对未来3D打印在骨组织工程支架中的应用进行展望。 方法：第一作者应用计算机检索1990年1月至2015年2月MEDLINE数据库、Science Direct全文数据库、中国期刊全文数据库、维普中文期刊网等有关3D打印技术在构建骨组织工程支架中应用的文章,检索词“3D打印,组织工程学,快速成型技术,支架,材料”,排除重复性研究。文章共检索到52篇相关文献,其中33篇文献符合纳入标准。 结果与结论：3D打印技术具有高精度、构建速度快、可按需制造实现个性化定制等优势。3D打印应用于骨组织工程支架构建时,所用的粉末或黏合剂需具备一定的条件,如流动性、稳定性与可湿性等。用于打印的粉末材料可分为人工合成多聚体、天然高分子聚合物、生物陶瓷及它们的混合物。不同粉末材料的粉末各自优缺点不同,且最终成型效果也不尽相同。3D打印技术也存在一些包括费用昂贵、不易大规模生产等方面的局限性。但尽管如此,3D打印的临床应用前景一片光明。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

3D打印假体在人工关节置换中的应用

3D打印技术正在快速发展,在骨科临床中的应用也在日益增多。本文简要回顾了3D打印技术及在骨科中的应用,并侧重于以3D打印技术量产的人工关节假体。后者目前集中在用3D打印技术制造超多孔界面的植入物,并在人工髋臼杯中得到了较多的应用。随着以3D打印技术制造的人工关节植入量的增加,需要进一步研究以证实其与传统制造工艺相比的优越性以及中长临床效果。     

3D打印生物墨水在组织修复与再生医学中的应用

背景：通过选用合适的生物墨水，3D打印技术可用以制造人体组织和器官的代替物，并在人体内发挥作用。近些年来3D打印技术发展迅速，在再生医学中有着巨大的应用潜力。目的：介绍3D打印用生物墨水的类型，并综述生物墨水的分类、应用、优缺点及未来愿景。方法：以“3D printing,Biological ink,Tissue engineering,hydrogel,Synthetic material,Cytoactive factor,3D打印、生物墨水、组织工程”为检索词，运用计算机检索2000-2022年以来发表在PubMed、CNKI数据库中的相关文献，最终纳入83篇进行综述。结果与结论：在过去的几十年里，生物3D打印技术发展迅速，在组织工程和生物医学等各个领域都受到了极大的关注。相对于传统生物支架制造方法在功能性及结构方面受到的限制，3D打印可以更好地模拟生物组织复杂的结构，并且具有合适的力学、流变学和生物学特性。生物墨水是3D打印中必不可少的一部分，通过生物材料制备的生物墨水，经打印后产生的生物支架在组织修复和再生医学等方面有着巨大的科研潜力及临床意义，其材料的研究本身也越来越受到...     

3D打印技术在颌面整形外科的应用进展

近年来,3D打印技术已经被广泛地研究并应用于生物医学领域,该技术能够有效地改善整形外科手术方式。本研究基于3D打印技术在颌面整形外科的发展现状,主要对该技术在术前模拟、医学教育、临床应用及假体制作等方面的应用作一综述,归纳了该技术在不同情况下的应用特点、应用范围及其实际应用中的优势,总结了当前3D打印技术在临床应用的新方法,分析了当前该技术的主要困难及其发展方向,并对其发展趋势进行了展望。     

三维打印技术在骨组织工程领域的应用研究进展

综述了三维(3D)打印技术的出现、分类与优势等.介绍了该技术在骨组织工程领域的应用,包括光固化立体印刷、熔融沉积成型、选择性激光烧结和3D喷印的工作原理、存在的优缺点以及国内外学者在该领域的研究进展.目前骨组织工程支架的制备大多应用了3D打印技术,以生物可降解的活性材料为原料制备而成.在我国该领域虽然发展迅速,利用3D打印技术进行人工骨合成、骨科术前模拟等已经越来越普遍,亦取得了令人满意的效果,但要研发出合适的生物材料以及设备精度的改进仍是亟待解决的问题.目前,仿生器官的功能化已成为3D打印技术领域的一大困难,其中多细胞共培养、血管化及支架的制备是实现功能化必须克服的问题,相信通过努力,该项技术将会为器官的再生与修复带来更多令人瞩目的成果.     

3D打印技术制备器官芯片的研究现状

器官芯片是一种新兴的体外生物模型,在生物医学领域有重要的应用前景。但是,相关研究的开展通常受限于器官芯片繁琐和昂贵的制备过程。近年来,科研工作者借助3D打印技术,实现器官芯片制备的简易化、低成本化,以及芯片结构复杂化和成型一体化。这一技术的突破,有力推动器官芯片相关研究的发展,为其在生物医学领域的广泛应用提供有力支持。综述3D打印制备器官芯片的研究现状,主要包括器官芯片的发展背景、传统制造方法的局限性、 3D打印器官芯片的技术分类及其生物医学应用。列举5种基于不同成型原理的3D打印方法,归纳比较各方法的工艺特点以及制备器官芯片时的适用范围,探讨3D打印制备肝、肾、血管、心脏等器官芯片的具体实例和效果。最后分析该技术的不足之处, 并展望这一领域的发展趋势。     

聚乳酸在3D打印医疗器械产品中的研究进展

由于聚乳酸具有良好的生物相容性及加工性,已被广泛用于医疗器械产品的研发。3D打印技术能快速精准的加工个体差异化的产品,在医疗器械产品的研发中得到了广泛的关注。我们主要综述了聚乳酸在3D打印骨组织修复支架、药物输送系统和医学模型等医疗器械产品中的研究进展,并对聚乳酸在3D打印医疗器械产品中存在的问题及发展方向进行了探讨和展望。     

Prospect and retrospect of 3D bio-printing

3D bioprinting has become a popular medical technique in recent years. The most compelling rationale for the development of 3D bioprinting is the paucity of biological structures required for the rehabilitation of missing organs and tissues. They're useful in a multitude of domains, including disease modelling, regenerative medicine, tissue engineering, drug discovery with testing, personalised medicine, organ development, toxicity studies, and implants. Bioprinting requires a range of bioprinting technologies and bioinks to finish their procedure, that Inkjet-based bioprinting, extrusion-based bioprinting, laser-assisted bioprinting, stereolithography-based bioprinting, and in situ bioprinting are some of the technologies listed here. Bioink is a 3D printing material that is used to construct engineered artificial living tissue. It can be constructed solely for cells, but it usually includes a carrier substance that envelops the cells, then there's Agarose-based bioinks, alginate-based bioinks, collagen-based bioinks, and hyaluronic acid-based bioinks, to name a few. Here we presented about the different bioprinting methods with the use of bioinks in it and then Prospected over various applications in different fields.     

3D打印器官芯片研究进展

器官芯片是一种将生物体活细胞植入精准设计的微流体芯片内,可特定再现生物体组织器官功能的仿生的微生理系统,在疾病模拟、毒性检测、新药研发、精准医疗等许多方面具有独特应用前景。3D生物打印技术与器官芯片技术相结合制作3D打印器官芯片,可实现芯片制造工艺的简易化和低成本化,同时满足对复杂异质三维微环境的精细需求。综述3D打印器官芯片在打印方式、打印墨水等方面的研究进展,阐述其最新生物医学应用,总结器官芯片结构和功能单元的打印方式和打印墨水,探讨基于现有打印工艺实现器官芯片一体化制造的潜在可行性,概述3D打印器官芯片技术在心、肝、肺、肾、神经、肿瘤等组织和器官结构和功能仿生方面的最新进展,最后展望3D打印器官芯片技术领域的发展趋势和有待解决的关键问题。     

3D生物打印技术及其在组织工程中的应用

3D生物打印是在3D打印(three-dimensional printing,3DP)和组织工程等多学科融合的基础上发展出来的一种新兴应用技术,该技术能够根据数字化的模型设计将生物材料和/或细胞打印成三维生物功能体,被广泛应用于血管、骨骼等组织的再生与重建领域.     

Challenges in creating dissectible anatomical 3D prints for surgical teaching

Three‐dimensional (3D) printing, or additive manufacturing, is now a widely used tool in pre‐operative planning, surgical teaching and simulator training. However, 3D printing technology that produces models with accurate haptic feedback, biomechanics and visuals for the training surgeon is not currently available. Challenges and opportunities in creating such surgical models will be discussed in this review paper. Surgery requires proper tissue handling as well as knowledge of relevant anatomy. To prepare doctors properly, training models need to take into account the biomechanical properties of the anatomical structures that will be manipulated in any given operation. This review summarises and evaluates the current biomechanical literature as it relates to human tissues and correlates the impact of this knowledge on developing high fidelity 3D printed surgical training models. We conclude that, currently, a printer technology has not yet been developed which can replicate many of the critical qualities of human tissue. Advances in 3D printing technology will be required to allow the printing of multi‐material products to achieve the mechanical properties required.     

3D打印技术在硬组织领域的应用进展*

[摘要]近年来，随着3D打印技术的不断发展与成熟，其在医学领域的应用大有增长的趋势，国内外不少专家、学者正在进行大量尝试，试图充分应用该技术服务人类的医疗行业。文章就3D打印技术的基本原理、3D打印材料及该技术在医疗领域应用现状作简要描述与说明，使读者对3D打印技术及其在医疗领域的应用有初步了解。     

3D approach visualizing cellular networks in human lymph nodes

Lymph node diagnostics are essentially based on cutting thin sections of formalin fixed tissues. After hematoxylin and eosin stain, Giemsa stain and immunohistochemical staining of these tissues, the lymph node diagnosis is done using a light microscope, looking at two-dimensional pictures. Three-dimensional visualizations of lymph node tissue have not been used in lymphoma diagnostics yet. This article describes three-dimensional visualization of lymphoid tissue, using thick paraffin sections, immunostained with monoclonal antibodies, confocal laser scanning and data processing with appropriate software and the 3D printing process itself. The advantages and disadvantages of different printing techniques are discussed as well as the application of 3D models in diagnostics, teaching and research of lymph nodes.