一、3D打印技术应用优势
3D打印这一理念最早在上世纪八九十年代被提出,伴随着美国3DSystem公司的第一次3D打印,其开始登上历史舞台。该技术中整合了许多的其他专业技术,主要采用机电一体化系统来完成物品打印[1]。当下信息化技术发展迅速,给3D打印技术的发展奠定了重要的基础,且不同于其他制造技术,具有体积小的特点,同时,可以随时随地的打印许多物品,打破了空间、时间的限制,据实际分析来看,3D打印技术主要具有以下几点优势:
第一,制造效率高。各种制造技术下,均需要通过模具以及生产车间来完成,且必须要成批次、成规模的生产,但是3D打印技术下,可以直接根据三维数据模型来打造任意物品,效率极高,且整体质量也较高。
第二,低成本。3D打印技术下,制作相应的物品可以使用少量的材料,根据制作者的要求来进行针对性地制作,进而可以有效降低生产成本。
第三,在产品生产中,许多制造商均会应用到各种金属件,但3D打印技术下对产品的要求精度更高,可以去除无关紧要的附件材料,这对降低产品重量意义重大。
二、3D打印技术在医疗辅助产品设计中的应用
(一)解学模型
3D打印技术在医疗辅助产品设计中的应用非常广泛,解学模型便是其中之一。当前时代背景下,医疗形势较为严峻,这也给医疗教学工作提出了更高的要求。医学专业教学中,为提升教学质量,加深医学生对人体各器官、系统地了解,需采用各种教学模型,但传统教学模型质量不佳,并不能有效让学生们认识;同时,虽然也有部分无治疗意义的患者会进行捐赠,但终究无法满足较大的需求量。而当前通过3D打印技术在医疗辅助产品设计中的应用,可直接三维数据来进行3D打印,与传统技术相比,在3D打印技术的帮助下,解学模型的分辨率非常高。如在向医学生们讲解有关脊柱肿瘤方面的知识时,可选取临床典型病例,获取其相关信息数据后进行3D打印,然后通过3D模型来为学生们讲解相关健康知识[2]。另外,在临床治疗中,医生们也时常会遇到一些比较棘手的患者,虽然可通过CT等影像技术来了解其具体病症情况,但也会出现许多的手术困难,而将影像检查数据传输至3D打印软件中生成相应的3D模型,可以帮助医生更加直观地了解患者病症情况,且也可通过3D技术来模拟手术过程,检验手术方案的可行性。
(二)矫正器械
当下,有许多患者因先天畸形、意外创伤等情况影响,导致其会出现功能障碍,如下肢截肢,这对其生活质量有极大的影响,而矫正器械的应用可以较大程度地给患者以帮助,使其尽可能的恢复正常生活,如义肢。在过去,各种矫正器械的制作存在有不足,精确性不佳,患者在应用后,也会有较大的不适感。应用3D打印技术后,这一问题得到了良好解决,尤其是对于一些细节方面,使得矫正器械具有更高的精确性,能够与人体充分结合[3]。据目前3D打印技术在矫正器械优化设计中的实际应用来看,大大提升了生产效率,质量、舒适性也有显著提高。一般情况下,需对患者患处进行针对性的数据信息采集,然后将相关数据信息与快速成型加工相结合,能够以最快的速度制作出矫正器械。
(三)骨科植入物
骨骼是人体中比较坚硬的部分,起到了支撑、保护作用,但因一些外力因素、病理因素影响,也会有受损情况,并会对患者的运动功能造成消极影响,同时也会给患者带来心理上的冲击。可采用骨科植入物来解决骨骼受损情况,但常规技术下的骨科植入物可能会存在匹配度不佳的情况。对此,也可在骨科植入物中加入结合3D打印技术,如对于膝盖受损的患者,可通过CT图像进行深入检查,获取相关数据信息,然后构建相应的三维数字模型,并通过3D打印技术制作相应的植入物,这样一来,可以有效解决匹配度不佳的问题,从而可以提升临床疗效,让患者恢复正常运动能力。
据调查统计,使用3D打印技术制作的骨科植入物匹配度高达95%,随着技术的进步,这一数据还在持续上升。目前,用于骨科植入物生产制造的材料也有显著提升,尤其是在个性化制作方面,尽可能地满足患者的个性化需求。伴随着相关数字信息技术的发展,三维表面成像、计算机辅助技术也有进步,在其综合性发展下,极大地促进了3D打印技术的发展[4]。
(四)组织工程支架
组织工程是当下医疗卫生领域的新兴学科,重点围绕解决组织功能障碍而开设。许多患者存在有不同程度的组织功能障碍,而过去由于技术不佳,无法准确了解组织功能障碍的具体情况,进而影响了相关治疗技术的发展。但在3D打印技术的帮助下,给组织工程的进步奠定了坚实的技术基础,如对于患有创伤性周围神经损伤的患者,可通过对3D打印技术的应用来制作多孔结构纳米仿生支架,同时材料具有极佳的生物相容性,可以提升粘附性,对解决该病症带来的功能障碍、抑制病情的进一步恶化起到了关键性作用。
(五)制药业
3D打印技术在医学辅助产品设计中的应用非常广泛,除以上几个方面外,制药业中也应用了这一技术,最具代表性的便是通过3D打印技术制备药物缓释装置。药物缓释装置内部较为精细,制作难度极高,在过去多采用压片的方式制作,但效果不佳,经过应用3D打印技术后,缓释装置的制备效率得到了显著提升。
四、结束语
近年来,3D打印技术有极大的发展,被应用到了许多领域中。医疗卫生领域是一个贴近人们生活且比较特殊的领域,与广大群众的身体健康息息相关,而通过3D打印技术的应用,可以进一步促进医疗卫生领域的发展。本文中,笔者重点分析了3D打印技术在医疗辅助产品设计中的实际应用情况,首先分析了3D打印技术的实际应用优势,如低成本、高效率等,同时阐述了其在解学模型、矫正器械、骨科植入物、制药业、组织工程支架中的实际应用情况,相信在未来技术不断革新的过程中3D打印技术还会有更大的发展,可以为医疗领域的持续进步以及其他领域的高质量发展提供帮助。
参考文献:
[1]杨艺. 基于3D打印技术在医疗辅助产品设计中的应用研究[J]. 科技传播,2019,11(13):115-116.
[2]雷欣羽. 基于三维打印技术可穿戴式产品设计研究[D].湖北美术学院,2019.
[3]廖政文. 基于解剖形态学的3D打印四肢康复矫形器的数字化设计制作[D].广西医科大学,2018.
[4]陈华. 3D打印外固定支具治疗单纯性胸腰椎骨折的有限元分析及临床应用研究[D].南京中医药大学,2018.