1、增 材 制 造,3D打印技术与应用,西北工业大学机电学院,一、3D打印在国内临床应用的典型案例,二、3D打印在医疗领域应用的主要障碍,三、促进3D打印在医疗行业的广泛应用,目录,主讲：汪焰恩,四、部分最新研究成果,一、3D打印在国内临床应用的典型案例,1、3D打印用于足踝手术手术风险降低,武汉大学人民医院骨三科主任李亚明教授介绍，涉及到足踝关节等复杂部位时，传统影像报告的局限性往往让专家们“眼见不一定为实”。如何矫形、切口如何设计、要涉及哪些关节，这些都不十分明确。医生只能依靠以往的经验一点点地截骨，导致患者的创伤和风险也随之增加。,武汉大学人民医院,该院日前使用3D打印出的足踝和患者真实的骨
2、头在外形上可以实现1：1的效果，相当于是将患处的骨头“搬运”了出来。,2、“3D打印技术”进入先心病治疗,3D打印制造的人类骨骼组织，为越来越多的患者解除病痛。近日，复旦大学附属中山医院心外科课题组首次将3D打印技术应用于经导管主动脉瓣置换手术(TAVI)，成功为一例77岁高龄的主动脉瓣重度狭窄合并关闭不全患者实施了TAVI规划与导航。 3D打印技术可将患者的二维影像数据转化成栩栩如生且实物大小的心脏模型呈现于医生眼前，并可提供更多传统影像学检查难以显示的丰富信息，从而将上述复杂过程大大简化和标准化，使得手术更准确安全。,复旦大学附属中山医院,3、3D技术应用于癌症切除（医疗前沿）,近日，北京
3、清华长庚医院首任执行院长董家鸿教授率领该院肝胆胰外科医师团队，利用3D打印技术，成功完成10例胆道癌症精准根治性切除。通过3D技术实现胆道癌症的精确根治性切除成为了我国首创。,北京清华长庚医院,4、广东女子患癌肩胛骨被侵蚀3D打印为其换新,广东揭阳市一名27岁李姓女子，不幸患上入侵性巨大肩胛骨肿瘤，如不根治，恐要截肢。 深圳市第二人民医院近日首次成功利用3D打印技术，精确制出钛合金肩胛骨假体，切除肿瘤后再将假体植入，让李女成为深圳第一名“铁肩女”。 据悉，这次手术医疗花费约10万元人民币，李女本月初接受手术后，一、两天便可出院，预计半年后可完全恢复正常生活。,深圳市第二人民医院,5、3D打印技
4、术修复颌骨缺损,2014年年底，广东台山青年患者张先生因为下颌骨恶性肿瘤来到孙逸仙纪念医院口腔颌面外科就诊，该科副主任李劲松教授采用目前最先进的一款手术设计软件，术前在计算机上虚拟手术，设计肿瘤切除范围，并应用3D打印技术同步设计和制作手术截骨引导板和颌骨重建引导板，成功为患者实施了右下颌骨切除术，同期取小腿腓骨精确重建下颌骨，术后患者面部外观和咬合功能非常理想。,孙逸仙纪念医院,6、3D打印指导下先天性髋关节脱位全髋关节置换术,35岁王女士右髋关节疼痛，王女士慕名前来西安交大一附院就诊。经该院骨科的仔细诊查，确诊王女士属于“右髋关节先天性脱位”，右下肢较左下肢短缩6cm。经过周密的术前准备，
5、李曙明教授、杨益民主治医师等医护人员历时2小时，为张女士成功开展首例3D打印指导下成人先天性髋关节脱位全髋关节置换术，术后右下肢也恢复了与左下肢等长的长度。,西安交大一附院,7、12岁男孩植入3D打印脊椎为全球首例,北京大学研究团队成功地为12岁男孩明浩身上植入了3D打印脊椎，这属全球首例。据了解，这位小男孩的脊椎在一次足球受伤之后长出了一颗恶性肿瘤。为了阻止癌细胞的扩展，医生不得不选择移除掉肿瘤所在的脊椎。不过这次的手术比较特殊的是，医生并未采用传统的脊椎移植手术，而是尝试先进的3D打印技术。,北京大学研究团队,上海复旦大学附属儿童医院,2016年1月上海复旦大学附属儿童医院成功实施了一例连
6、体男婴分离手术。术前通过计算机辅助三维手术支持系统（CAS）创建了相连内脏的数字模型，然后将其3D打印了出来，从而制定了完美的手术方案。,8、3D打印技术帮助连体男婴成功实施分离手术,1.评估标准亟待建立，安全监管需要加强,3D打印医疗科技创新产品，目前主要为手术辅助工具及内植物，涉及塑料类、金属类及生物材料等多种材料。由于需应用于人体，或长期植入人体内，医疗安全不容忽视。一旦应用失当，可能危害使用者健康，甚至危及生命。,二、3D打印在医疗领域应用的主要障碍,3D打印科技创新产品制作工艺较新，目前尚缺乏相应评估标准，传统评审模式难以对其作出科学、客观、合理的评价，这些因素使3D打印医疗科技创新
7、产品在审批过程中遇到严重阻碍。,2.尚缺乏相应评估标准,三、促进3D打印在医疗行业的广泛应用,一、鼓励发展拥有自主知识产权的3D打印机和专用配套材料,二、加强计算机辅助设计人才的培养,三、政策上的支持，比如鼓励使用并推广新技术，同时严控质量，包括完善医疗器械监督管理条例，加强行业管理和规范，鼓励创新和临床转化,四、确保对于相关项技术的控制和知识产权保护,五、促进国家食品药品监督管理局与欧美主要国家政府监管机构之间的合作；,六、建立清晰的回报预期，使技术拥有者在将技术引进到中国后，能够基于准确的信息来作出决定。,西北工业大学可发育生物陶瓷骨支架的研究情况,医用术前诊断模型 可植入式骨钉、骨板、支
8、架 隐形牙套、软骨支架 医学教学模型,四、部分最新研究成果,学术成果,微/宏结构的个性化仿生设计技术可发育生物陶瓷骨支架的粘结技术及设备可发育生物陶瓷骨支架细胞的定向贴壁生长技术及设备多场耦合多孔材料渗透率测量技术及设备获陕西高等学校科学技术一等奖申请发明专利24项，授权16项，软著8项，出版专著1部在Biomaterials等期刊发表论文80余篇，19篇SCI代表作总被引249次，SCI他引164次，篇均IF3.04国际会议学术报告9次。,西安交通大学与陕西恒通智能机器有限公司,快速制造国家工程研究中心是由国家发展和改革委员会批准设立的一个国家级的先进制造技术创新平台。工程中心以西安交通大学
9、机械学院产业化实体陕西恒通智能机器有限公司为主。今年来该公司在3D打印领域开发了各种新设备、新技术和新应用。取得了一批重大成果。,中国工程院院士、西安交通大学机械工程学院院长卢秉恒教授，是全国3D打印领域唯一的院士，被称为中国3D打印“教父”。去年，卢教授给国务院总理、副总理、国务委员，以及各部部长等高级官员上了一堂特殊的课，专门讲解3D打印。,主要创新成果2014 国家技术发明二等奖 个性化路颌面骨替代物设计制造技术及应用2013 国家技术发明二等奖 复杂工况三维全场动态变形检测技术2004国家重点新产品SPS600固体激光快速成型机及光固化树脂2003国家科技进步二等奖Sphere2000
10、超精密球面镜加工车床（合作）2001国家科技进步二等奖快速成型制造若干关键技术及设备2000国家级新产品CPS250型紫外光快速成型机,西安交通大学李涤尘团队攻克了利用3D打印构建个性化骨替代物的一系列设计和制造的技术难点，实现了骨替代物的精确个性化适配，使我国在这一领域走在国际前沿，推动了3D打印技术在个性化植入物制造中的应用。,传统的颅颌面骨替代修复过程是手术切开后，医生根据经验手工弯制骨金属替代物，其医疗效果取决于医生的经验和钳工水平。而许多颅颌面骨因形状复杂，个体差异大，传统方法无法修复。李涤尘团队从基础研究、关键技术发明、系列产品开发应用等几个方面开展研究。通过揭示颅颌面骨生长的最佳
11、应变与替代物结构的关系，发明个性化颅颌面骨替代物原位设计方法和快速成型制造技术，发明仿生微观结构设计成型一体化技术，开发颅颌面骨替代物及其制造装备，在医院推进临床应用。,领先国外10年,长江学者西安交通大学博士生导师机械制造系统工程国家重点实验室主任,陕西西京医院的外科医生(西京医院整形外科颅颌面中心主任舒茂国教授、神经外科刘卫平教授主刀，眼科胡丹教授参与了此次手术)为中国的农民老胡打印了一个3D钛网植入物，用于治疗其从三楼坠落所致的左脑损伤。此次事故严重损害了他的大脑，以致医生们不得不移除一块手机大小的颅骨。医生们希望该移植物能够帮助老胡的头部愈合，使其重获说话与书写能力。,西安铂力特激光成
12、形技术有限公司与西安第四军医大学西京骨科医院合作,西安铂力特激光成形技术有限公司生产的钛合金肩胛骨和锁骨,西安铂力特激光成形技术有限公司与西安第四军医大学西京骨科医院合作，采用金属3D打印技术制备出与患者锁骨和肩胛骨完全一致的钛合金假体，并成功植入骨肿瘤患者体内，成为肩胛带不定形骨重建的世界首次应用，标志着3D打印个体化金属骨骼修复技术的进一步成熟。,2015年9第四军医大学唐都医院成功为一名漏斗胸患者实施了胸骨抬举手术。术中所用的矫形钛合金板是通过3D打印模型制造的。,图中3D打印的钛合金模型和植入物均为西安铂力特激光成形技术有限公司生产,西安铂力特激光成形技术有限公司是以西北工业大学凝固技
13、术国家重点实验室为技术依托，由西北工业大学及成员股东共同出资组建的一家高科技股份制企业，是西北工业大学科技成果转化的重要基地之一。公司主要从事高性能致密金属零件的激光立体成形制造，以及金属零件的激光修复再制造，涵盖各种钛合金、高温合金、不锈钢、模具钢、铝合金等材料。,西安铂力特激光成形技术有限公司,黄卫东教授,国家杰出青年科学基金获得者，教育部“长江学者”特聘教授。现任凝固技术国家重点实验室主任。培养首位金属高性能增材制造的博士；获得省部级科技一等奖3项，二等奖3项，三等奖1项；,思考题,1. 我国3D打印技术在医疗领域的应用情况如何？2. 在我国3D打印技术在医疗领域的应用还面临哪些困难？3. 如何更好在推广3D打印技术在医疗领域的应用？,
