3D打印技术在医学中的应用 PPT课件
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3D打印技术在医学中的应用ppt课件
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3D打印在生物中的应用
定义
技术前景
应用
发展方向
2019/11/14
3D生物打印技术的定义
3D生物打印是以计算机三维模型为基础，通过软 件分层离散和数控成型的方法，定位装配生物材料或 活细胞，制造医疗辅具、人工植入支架、组织器官等 生物医学产品的3D打印技术，3D生物打印是目前3D 打印技术研究最前沿的领域。
3D生物打印技术的应用
随着技术的发展，组织工程支架和植入物 的3D打印也日趋成熟。首先借助CT、ECT技 术获取人体模型器官模型，通过3D技术处理： 包括3D模型的建立，然后对不同材料、部位 进行建模。最后指导3D打印设备喷射生物相 容性材料，形成所需要的结构。3D打印在构 建植入物的微观结构方面相对传统工艺有很 2019明/11/14显的优势。在美国，仅骨移植修复材料的
2019/11/14
3D生物打印技术的应用
现阶段，一些皮肤、脂肪组织可以打印并用 于修复。打印移植器官还在研究中，最有希 望率先突破的领域可能在人工肝脏方面。
做药物研发领域的药物筛选的模型。细胞 打印成型组织和器官可以用来进行药物筛
2019/11/14
选的试验，弥补现阶段蛋白筛选直接到动
3D生物打印技术的应用
3D生物打印技术的应用
2019/11/14
3D生物打印技术的应用
2013年上半年，普林斯顿大学的研究 人员成功的打印出具有功能性的仿生耳朵， 造价1000美元（约合人民币6000元）。研 究人员表示，他们所创造出的仿生学耳朵在 能力上要远远超过正常人的听觉，甚至可以 听到无线电的频率，因为这个耳朵的组织是 2019/与11/14 电子技术结合在培养皿中生长。
3D打印在生物中的应用
定义
技术前景
应用
发展方向
2019/11/14
3D生物打印技术的定义
3D生物打印是以计算机三维模型为基础，通过软 件分层离散和数控成型的方法，定位装配生物材料或 活细胞，制造医疗辅具、人工植入支架、组织器官等 生物医学产品的3D打印技术，3D生物打印是目前3D 打印技术研究最前沿的领域。
3D生物打印技术的应用
随着技术的发展，组织工程支架和植入物 的3D打印也日趋成熟。首先借助CT、ECT技 术获取人体模型器官模型，通过3D技术处理： 包括3D模型的建立，然后对不同材料、部位 进行建模。最后指导3D打印设备喷射生物相 容性材料，形成所需要的结构。3D打印在构 建植入物的微观结构方面相对传统工艺有很 2019明/11/14显的优势。在美国，仅骨移植修复材料的
2019/11/14
3D生物打印技术的应用
现阶段，一些皮肤、脂肪组织可以打印并用 于修复。打印移植器官还在研究中，最有希 望率先突破的领域可能在人工肝脏方面。
做药物研发领域的药物筛选的模型。细胞 打印成型组织和器官可以用来进行药物筛
2019/11/14
选的试验，弥补现阶段蛋白筛选直接到动
3D生物打印技术的应用
3D生物打印技术的应用
2019/11/14
3D生物打印技术的应用
2013年上半年，普林斯顿大学的研究 人员成功的打印出具有功能性的仿生耳朵， 造价1000美元（约合人民币6000元）。研 究人员表示，他们所创造出的仿生学耳朵在 能力上要远远超过正常人的听觉，甚至可以 听到无线电的频率，因为这个耳朵的组织是 2019/与11/14 电子技术结合在培养皿中生长。
D打印技术在医学中应用PPT课件
关法律法规。
专业人才匮乏
目前缺乏具备D打印技术的专 业人才，需要加强人才培养和
引进。
04
D打印技术在医学的未来展望
D打印技术在医学领域的发展趋势
精细化制造
随着3D打印技术的不断进步，未来医 学领域的打印精度将更高，能够制造 出更精细的医疗设备和植入物。
生物相容性材料
个性化治疗
随着基因编辑和细胞培养技术的发展， 未来医学领域将更加注重个性化治疗， 3D打印技术将为个性化治疗提供更多 可能性。
药物3D打印
01
药物3D打印是一种将药 物粉末逐层堆积成三维 实体的制造技术。
02
通过药物3D打印，可以 制造出具有特定形状、 大小和释放速率的个性 化药物。
03
药物3D打印有助于提高 药物的疗效、降低副作 用和改善患者的用药体 验。
04
药物3D打印技术仍处于 研究阶段，需要进一步 的临床验证和法规审批。
D打印技术在医学中应用 PPT课件
• D打印技术概述 • D打印技术在医学领域的应用 • D打印技术在医学中的优势与挑战 • D打印技术在医学的未来展望
01
D打印技术概述
D打印技术的定义与原理
定义
D打印技术是一种增材制造技术 ，通过逐层堆积材料来构建三维 物体。
原理
D打印设备在计算机控制下，根 据三维模型的数据，将材料逐层 堆积，最终形成实物。
利用3D打印技术制造出高精度、高 质量的医疗器械，提高医疗设备的 可靠性和安全性。
THANKS
感谢观看
03
D打印技术在医学中的优势与挑战
D打印技术在医学中的优势
个性化定制
D打印技术可以根据患者的具体需求和生 理结构，定制出更加贴合患者需求的医疗
专业人才匮乏
目前缺乏具备D打印技术的专 业人才，需要加强人才培养和
引进。
04
D打印技术在医学的未来展望
D打印技术在医学领域的发展趋势
精细化制造
随着3D打印技术的不断进步，未来医 学领域的打印精度将更高，能够制造 出更精细的医疗设备和植入物。
生物相容性材料
个性化治疗
随着基因编辑和细胞培养技术的发展， 未来医学领域将更加注重个性化治疗， 3D打印技术将为个性化治疗提供更多 可能性。
药物3D打印
01
药物3D打印是一种将药 物粉末逐层堆积成三维 实体的制造技术。
02
通过药物3D打印，可以 制造出具有特定形状、 大小和释放速率的个性 化药物。
03
药物3D打印有助于提高 药物的疗效、降低副作 用和改善患者的用药体 验。
04
药物3D打印技术仍处于 研究阶段，需要进一步 的临床验证和法规审批。
D打印技术在医学中应用 PPT课件
• D打印技术概述 • D打印技术在医学领域的应用 • D打印技术在医学中的优势与挑战 • D打印技术在医学的未来展望
01
D打印技术概述
D打印技术的定义与原理
定义
D打印技术是一种增材制造技术 ，通过逐层堆积材料来构建三维 物体。
原理
D打印设备在计算机控制下，根 据三维模型的数据，将材料逐层 堆积，最终形成实物。
利用3D打印技术制造出高精度、高 质量的医疗器械，提高医疗设备的 可靠性和安全性。
THANKS
感谢观看
03
D打印技术在医学中的优势与挑战
D打印技术在医学中的优势
个性化定制
D打印技术可以根据患者的具体需求和生 理结构，定制出更加贴合患者需求的医疗
药物3d打印PPT课件
后处理及质量控制
对打印完成的药物制剂进行后处 理，如去除支撑结构、烘干等， 同时进行质量检查，确保产品符 合预设标准。
质量评价标准与方法
评价标准
制定全面的质量评价标准，包括药物 的含量、均匀度、溶出度、杂质等关 键指标，确保产品质量可控。
评价方法
采用先进的检测技术，如高效液相色谱 法（HPLC）、紫外可见分光光度法 （UV-Vis）等，对药物3D打印制剂进 行准确、快速的质量评价。
发展历程
起源于20世纪80年代，随着技术 进步和成本降低，逐渐应用于医 疗、建筑、航空航天等领域。
药物3D打印技术特点与优势
技术特点
个性化定制、精准控制药物剂量、实现复杂药物结构等。
优势
提高药物研发效率、降低生产成本、改善患者用药体验等。
应用领域及市场前景
应用领域
新药研发、临床试验、个性化治疗等。
利用喷墨技术将药物溶液逐层沉积在 基底上，形成三维药物结构。
采用微型喷嘴将药物浆料或熔融药物 逐层挤出，堆积成所需形状。
激光辅助3D打印机
通过激光束对药物粉末进行逐层扫描、 熔化并固化，构建三维药物实体。
设备结构、工作原理及操作流程
设备结构：主要包括打印头、供料系 统、运动控制系统、打印平台等部分 。
市场前景
随着精准医疗和个性化治疗需求的增加，药物3D打印技术市场潜力巨大。预计未来几年内，该技术将在医药领域 得到广泛应用和推广。同时，随着技术的不断发展和创新，药物3D打印设备与技术
常见药物3D打印设备类型
喷墨式3D打印机
微挤压式3D打印机
04
药物3D打印材料选择与 制备
常用药物3D打印材料类型及特点
聚合物材料
金属材料
3D打印技术在医疗领域的应用
医疗领域对3D打印的需求
▪ 医疗教育和培训的需求
1.由于医学知识和技术的更新速度很快，医疗人员的继续教育 和培训非常重要。 2.3D打印技术可以用于制作医学模型和模拟器，帮助医疗人员 更好地理进行实践操作，提 高自己的技术水平。
数智创新 变革未来
3D打印技术在医疗领域的应 用
目录页
Contents Page
1. 3D打印技术概述 2. 医疗领域对3D打印的需求 3. 3D打印在医疗领域的应用案例 4. 3D打印技术的优势与挑战 5. 3D打印在医疗领域的未来展望 6. 3D打印技术对医疗行业的影响 7. 3D打印在医疗器械制造中的应用 8. 3D打印技术在个性化医疗中的角色
1.3D打印过程开始于一个虚拟的设计或模型，然后该模型被分解成数百或数千个薄层。 2.3D打印机按照这些层次，一层一层地构建物体，每一层的材料都是精确控制的。 3.不同类型的3D打印技术可能使用不同的方法来固化或硬化每一层的材料，包括熔融沉积建模（ FDM），选择性激光烧结（SLS）等。
3D打印技术概述
▪ 3D打印在医疗领域的应用领域
1.医疗器械的制造：3D打印技术可以用于制造各种医疗器械， 如义齿、矫形器、假肢等。 2.人工器官的制造：通过3D打印技术，可以制造出人工肝脏、 心脏等器官，解决器官移植的难题。 3.外科手术的辅助：通过3D打印技术，可以制造出与患者实际 情况高度相似的模型，帮助医生进行手术模拟和规划。
3D打印技术在医疗领域的应用
3D打印技术概述
3D打印技术概述
3D打印技术的定义
1.3D打印，也被称为增材制造，是一种通过逐层堆叠材料来创建三维物体的过程。 2.与传统的，减少型的制造技术不同，3D打印直接从数字模型创建物理对象。 3.这种技术的主要优点是它可以在设计中实现极高的复杂性和自由度。
3d打印数字医疗ppt课件共16页
术时间大幅度减低了手术流血量。 ★ 康复快：因比传统手术创口小、流血少、手术时间缩短，病患康复快降低
了病人的痛苦。 ★ 提高了手术质量：传统手术一次无法做到位的需二次或多次手术的可有
效减低。 ★ 避免医患纠纷：病患及家属更加容易直观、清楚的理解医生所表达
的病情。 ★ 直接减低了病患的经济负担：节省费用，失血少、康复时间、
PLA材料
打印精度较低，适用于还原病灶部 位情况，但对细节要求度不高的病例。
技术员将会根据您所需要达到的效果，以及病灶部位的 复杂情况，给予您适当的使用建议，以便更好地帮助到您！
案例（一）
骨折复位
a: 术前X 线片示骨折线延及内外侧髁及胫骨干，Schazker 分型为Ⅵ型骨折； b: 术前CT 三维重建示骨折为内、外、后柱骨折，CT 分型为三柱骨折； c: 术前3D 打印胫骨平台骨折模型； d: 术前模拟复位、预弯钢板，模拟骨折固定手术； e: 术后X 线片示骨折断端对位良好，胫骨平台关节面恢复良好； f: 术后12 个月复查，患者下蹲屈膝图片示膝关节功能恢复满意。
服务人员与
患者沟通，并征求 患者意见是否愿意 使用
患者同意后，
签署知情同意书， 并支付模型打印费 用，开始模型打印
打印完毕交
付患者模型，并随 开具正规发票
个性
精准
总结
微创
在传统手术流程中，模拟手术多在二维图纸或 者术者的脑海中进行。这种方法需要医生对手术方 式非常熟悉，而且拥有丰富的想象力。
3D 打印技术制作的物理模型，为术前模拟提 供了逼真的模拟环境。通过直观的模拟手术，医生 可以尝试不同手术方法，进一步调整手术方案，制 定出个体化的操作方法。
减低手术中透视次数缩短。
制作流程
了病人的痛苦。 ★ 提高了手术质量：传统手术一次无法做到位的需二次或多次手术的可有
效减低。 ★ 避免医患纠纷：病患及家属更加容易直观、清楚的理解医生所表达
的病情。 ★ 直接减低了病患的经济负担：节省费用，失血少、康复时间、
PLA材料
打印精度较低，适用于还原病灶部 位情况，但对细节要求度不高的病例。
技术员将会根据您所需要达到的效果，以及病灶部位的 复杂情况，给予您适当的使用建议，以便更好地帮助到您！
案例（一）
骨折复位
a: 术前X 线片示骨折线延及内外侧髁及胫骨干，Schazker 分型为Ⅵ型骨折； b: 术前CT 三维重建示骨折为内、外、后柱骨折，CT 分型为三柱骨折； c: 术前3D 打印胫骨平台骨折模型； d: 术前模拟复位、预弯钢板，模拟骨折固定手术； e: 术后X 线片示骨折断端对位良好，胫骨平台关节面恢复良好； f: 术后12 个月复查，患者下蹲屈膝图片示膝关节功能恢复满意。
服务人员与
患者沟通，并征求 患者意见是否愿意 使用
患者同意后，
签署知情同意书， 并支付模型打印费 用，开始模型打印
打印完毕交
付患者模型，并随 开具正规发票
个性
精准
总结
微创
在传统手术流程中，模拟手术多在二维图纸或 者术者的脑海中进行。这种方法需要医生对手术方 式非常熟悉，而且拥有丰富的想象力。
3D 打印技术制作的物理模型，为术前模拟提 供了逼真的模拟环境。通过直观的模拟手术，医生 可以尝试不同手术方法，进一步调整手术方案，制 定出个体化的操作方法。
减低手术中透视次数缩短。
制作流程
3D打印在神经领域的应用PPT演示课件
3D打印在神经领域的应用
3D打印在神经领域的应用
颅内动脉瘤 从三维诊断到精准模拟
.. .
3D打印在神经领域的应用
3D打印技术
3D打印技术（three dimensional printing） 又称为“快速原型制造”，增材制造； 3D打印技术的兴起，给传统的制造、设计、 文创、航空航天等产业带来了巨大冲击； 3D打印技术开始应用到医疗实践中。
.. .
全神贯注神经介入研讨会之北京站
3D打印在神经领域的应用
颅内动脉瘤
脑血管病是危害人类健康和生命的常见疾病，患病 率为400-700/10万； 我国约有4千万颅内动脉瘤携带者； 颅内动脉瘤的患病率为1-7%；颅内动脉瘤的高破裂 率，每年1-2%；颅内动脉瘤的死残率高达60%。
全神贯注神经介入研讨会之北京站
.. .
3D打印在神经领域的应用
三维诊断的精准性
诊断的关键是精确性！ 标准模体和模体试验
全神贯注神经介入研讨会之北京站
.. .
3D打印在神经领域的应用
三维诊断的精准性
颅内动脉瘤的测量
a.对象：DSA图像和3D打印产品 b.方法：动脉瘤颈宽、瘤体长轴，瘤颈角；软件上测量、实体测量
c.结果：
c.结论：三维打印产品的角度误差和直径误差均很小。
脑血管造影是诊断脑血管病的金标准
1927年Moniz首先创立了脑血管 造影检查技术并应用于临床； 1958年seldinger较为系统地报告 了经皮股动脉插管全脑血管造影 的诊断方法，从而基本满足了脑 血管病诊断与治疗的需要。 传统的脑血管造影至今仍是诊断 脑血管病的金标准。
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3D打印在神经领域的应用
3D打印在神经领域的应用
颅内动脉瘤 从三维诊断到精准模拟
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3D打印在神经领域的应用
3D打印技术
3D打印技术（three dimensional printing） 又称为“快速原型制造”，增材制造； 3D打印技术的兴起，给传统的制造、设计、 文创、航空航天等产业带来了巨大冲击； 3D打印技术开始应用到医疗实践中。
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3D打印在神经领域的应用
颅内动脉瘤
脑血管病是危害人类健康和生命的常见疾病，患病 率为400-700/10万； 我国约有4千万颅内动脉瘤携带者； 颅内动脉瘤的患病率为1-7%；颅内动脉瘤的高破裂 率，每年1-2%；颅内动脉瘤的死残率高达60%。
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3D打印在神经领域的应用
三维诊断的精准性
诊断的关键是精确性！ 标准模体和模体试验
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3D打印在神经领域的应用
三维诊断的精准性
颅内动脉瘤的测量
a.对象：DSA图像和3D打印产品 b.方法：动脉瘤颈宽、瘤体长轴，瘤颈角；软件上测量、实体测量
c.结果：
c.结论：三维打印产品的角度误差和直径误差均很小。
脑血管造影是诊断脑血管病的金标准
1927年Moniz首先创立了脑血管 造影检查技术并应用于临床； 1958年seldinger较为系统地报告 了经皮股动脉插管全脑血管造影 的诊断方法，从而基本满足了脑 血管病诊断与治疗的需要。 传统的脑血管造影至今仍是诊断 脑血管病的金标准。
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3D打印在神经领域的应用
3D打印技术在骨科临床的应用(雷青)优秀课件PPT
使用导航模板置 钉精准度提高
术后假体匹配良好
双侧椎动 脉完整
术后5个月，肿瘤无复发，骨融合良好
CASE 11
u Female，70岁，右膝OA，内翻畸形，内侧平 台骨缺损,3D打印膝关节截骨导板和金属垫块
截骨导板 的使用
术中情况
金属垫块 的使用
术后影像
下肢力线满意
术后功能
CASE 12
2014年我院成立湖南省长沙市3D打印临床应用研究所，为3D打印技术在骨 科的临床应用提供了研究平台。
目前应用3D打印技术已辅助完成相关手术700余例
3D模型的应用
CASE 1
Female，16y高处坠落伤：骨盆骨折（C1.2），右 股骨干粉碎性骨折（C1），右胫骨Pilon骨折 （C3）、右腓骨骨折 （B2），腰1压缩性骨折
u male 65岁 右髋骨性关节炎
术中应用
术后影像
术后一年影像
术后一年 示：髋臼骨长 入良好
3D打印技术的优势
• 将医患之间的交流简单化 • 手术预演、缩短学习曲线 • 减少手术创伤、缩短手术时间 • 使手术更加精细化、减少手术并发症 • 疾病的治疗个性化、数字化 • 有利于患者恢复
CASE 10
u Male 53岁 C7椎体及附件破坏----孤立性浆细胞瘤
C5-7前方软 组织影增宽
支持浆细胞瘤
C7椎体及附件破坏、 椎体明显塌陷伴前 脱位
T1WI
T2WI
增强
轴位
病变组织明显强化、椎管内占位
Fletcher C D，Unni K K，Mertens F.World Health Organization classification of tumour：Pathology and genetics of tumours of soft tissue and bone[M].Lyon：
三维打印技术在临床医学中的应用与发展ppt课件
药物研发与个性化治疗案例
总结词
加速药物研发进程、实现个性化治疗
详细描述
三维打印技术可以用于药物研发和个性化治疗。通过打印出药物的活性成分，可以控制 药物的释放速度和剂量，实现个性化给药。此外，这种技术还可以加速药物的研发进程
，缩短药物从实验室到临床应用的时间。
THANKS
感谢观看
挑战
技术成本高
标准化和规范化问题
目前三维打印技术的设备、材料和技术成 本较高，限制了其在临床医学中的广泛应 用。
目前三维打印技术在临床医学中的应用尚 未形成统一的标准和规范，影响了其在临 床实践中的推广和应用。
专业人才缺乏
伦理和法律问题
三维打印技术需要具备相关专业知识和技 能的人才进行操作和维护，目前这类专业 人才相对缺乏。
在临床医学中应用三维打印技术涉及到一 系列伦理和法律问题，例如患者隐私、知 识产权保护等，需要进一步探讨和规范。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
04
三维打印技术在临床医学的未来发展
技术创新与突破
1 2
新型材料研发
随着材料科学的进步，未来将开发出更多适合医 学应用的新型生物材料，提高打印精度和生物相 容性。
者提供更好的治疗选择。
打印材料的选择对于骨骼与牙齿修复至 关重要，需要具备生物相容性和机械性 能，以实现与原有骨骼或牙齿的完美融
合。
三维打印技术在骨骼与牙齿修复中的应 用已经取得了显著成果，为许多患者带
来了更好的生活质量。
器官移植
三维打印技术也可用于器官移植领域 ，通过打印出与患者匹配的器官模型 ，为手术提供更为精确的导航和预演 。
国际合作与交流
加强国际间的合作与交流 ，共同推动三维打印技术 在临床医学领域的广泛应 用和发展。
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2020/5/20
3D生物打印技术的应用
3D细胞打印主要有三方面的具体应用：
➢ 作为医学实验的研究工具。细胞打印的产品包括组织和器官两 类，细胞准确定位和培养之后，形成的结构具备生物特性，可以作 为很好的医学研究工具。
➢ 构建和修复组织器官。细胞打印成型组织和器官可以根据病体的 需要进行器官移植和修复。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
器官短缺已经成为一个全球性的难题。长久以来，医疗行业投 入了大量的资源进行研究以期解决移植器官不足的难题。而近期 3D打印肝脏、3D打印肾脏等医疗领域取得的突破，正让整个医疗 行业兴奋不已。生物器官的打印材料是组成器官的细胞，从打印头 里出来的不是无生命的物质，而是活细胞。
2020/5/20
3D生物打印技术的前景
3D生物打印发展空间巨大源于三方面的原因： ➢ 全球医疗领域的开支巨大，为3D打印技术提供了潜在的发展空间；
现今社会的存在一种健康危机，就是器官短缺。随着医学的不断 进步，我们的寿命较以前有了很大的延长。问题是，我们活的越久，我 们身体器官就越容易失灵，而当前，我们没有足够的器官来替换。有数 据表明，在过去十年里，需要移植器官的病人增加了一倍，但是，器官 移植手术并没有增加。
2020/5/20
3D生物打印技术的前景
➢ 3D打印技术以其快捷、准确性见长，以其个性化制造能力与病体 需求的差异性充分结合，在人工假体、人工组织器官的制造方面产 生巨大的推动效应；
我们知道， “3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速原型 制造 ”(Rapid Prototyping&Manufacturing)。它利用现代计算 机技术，采用材料累加新成型原理，直接由CAD等数据打印自称 三维实体模型。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
现阶段，一些皮肤、脂肪组织可以打印并用于修复。打印移植器官还 在研究中，最有希望率先突破的领域可能在人工肝脏方面。
➢ 做药物研发领域的药物筛选的模型。细胞打印成型组织和器官可 以用来进行药物筛选的试验，弥补现阶段蛋白筛选直接到动物体筛 选的技术缺失，提高药物筛选的效率和新药的研发速度。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
康奈尔大学机械工程与计算机科学技术教授胡迪•利普森在 2013年出版的《3D打印：从想象到现实》一书中，提出了一个 “3D打印生命阶梯”的概念。胡迪•利普森认为：把身体各部位根 据复杂性排列成一个很高的阶梯。无生命的假肢会位于阶梯的底层； 中层将是简单的活性组织，如骨与软骨；简单组织之上将会是静脉 和皮肤；最靠近阶梯顶层的将是复杂且关键的器官，如心脏、肝脏 和大脑；生命阶梯的顶层将是完整的生命单位—也许有一天将会是 具备完整功能的人造生命形式。如今，3D打印技术已经实现所构 想的阶梯的底层，我们正在探索中间级并梦想着有一天可以到达最 高级。 •
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
现阶段，一些皮肤、脂肪组织可以打印并用于修复。打印移植 器官还在研究中，最有希望率先突破的领域可能在人工肝脏方面。 目前 ，3D细胞打印还处于实验室阶段，距离商用还有很长的路要 走。而且面临着形成组织的强度不够、培育组织的存活问题以及缺 乏电脑化的工具等一系列难题。
2020/5/20
谢谢大家！
2020/5/20
3D生物打印技术的前景
2012 年，全球3D打印市场规模达28.2 亿美元，2010~2012 年进入快速发展期，三年复合增速达27%。Wohlers Associates 预测，未来几年，该市场仍会保持近20%的增长，到2021 年， 行业规模或达108 亿美元，为目前的5 倍。
x'x'x x'x'x'x x'x'x'x'x'x
3D打印在生物中的应用
定义
技术前景
应用
发展方向
2020/5/20
3D生物打印技术的定义
3D生物打印是以计算机三维模型为基础，通过软 件分层离散和数控成型的方法，定位装配生物材料或活 细胞，制造医疗辅具、人工植入支架、组织器官等生物 医学产品的3D打印技术，3D生物打印是目前3D打印技 术研究最前沿的领域。
世界上首例由3D打印技术制作的人工下颌骨移植手术于2011 年6月在荷兰进行，接受移植的病人是名患有骨髓炎的83岁女性。 术后她的恢复状况良好，新的下颌骨并未影响她的语言表达和进食 能力。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
2013年上半年，普林斯顿大学的研究人员成功的打印出具有 功能性的仿生耳朵，造价1000美元（约合人民币6000元）。研究 人员表示，他们所创造出的仿生学耳朵在能力上要远远超过正常人 的听觉，甚至可以听到无线电的频率，因为这个耳朵的组织是与电 子技术结合在培养皿中生长。
目前，3D打印身体部位采用单一的材料，如金属、陶瓷或塑料。 它们可自定义形状、可小批量生产，这些特征使它们成为3D打印 的完美对象。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
随着技术的发展，组织工程支架和植入物的3D打印也日趋成熟。 首先借助CT、ECT技术获取人体模型器官模型，通过3D技术处理： 包括3D模型的建立，然后对不同材料、部位进行建模。最后指导 3D打印设备喷射生物相容性材料，形成所需要的结构。3D打印在 构建植入物的微观结构方面相对传统工艺有很明显的优势。在美国， 仅骨移植修复材料的市场空间就达200亿美元。此外，一些血管支 架等领域的应用也在逐渐发展。
由于人体器官存在很大的差异性，不适合采用常规的模具来制 作人工假肢等器官。这时，3D打印技术就显现出它的个性化能力 了，我们只需要改变数据，就可以完成器官的制造。
。 2020/5/20
3D生物打印技术的前景
➢ 相对其他领域来说，3D打印在医疗行业的应用更具有经济性。
3D生物打印的器官是用来替换失效的器官的，对此我们毫无选 择的余地。特别在现在这种情况下，需要移植器官的病人远远比器 官多时，其经济效益更是居高不下。当然，当3D生物打印技术成 熟以后，那时我们移植器官的代价应该不会像现在那么高昂。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
Organovo公司的科学家利用3D打印机打印出迷你肝脏， 深0.5毫米，宽4毫米，拥有很多与真正肝脏一样的功能
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
心脏的3D生物打印也取得了很大的进展，它首先培育心脏的活 细胞，然后通过打印头按照设计好的模型逐层打印。虽然打印出来 的心脏只具备一部分心脏的功能，但对我们来说是一个很大的进步。
在网易公开课中，有一个名叫“如何'打印'出人类的肾脏”的演 讲，是外科医生安东尼·阿特拉展示如何用三维细胞打印机打印出 人类肾脏的视频。由于视频较长，有兴趣的同学可以自己上网搜索。 下面是视频的一个截屏：
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
2020/5/20
3D生物打印技术的发展
现今，3D打印还处于初级阶段，应用最多的是各种假肢，人工 组织等简单的器官。复杂多变，功能多样的器官如肾、肝和心脏还 处于研究阶段。我们相信，随着医疗设备的发展，医学的进步，我 们可以像《3D打印：从想象到现实》描述那样，沿着“3D打印生 命阶梯”，从打印无生命的假肢会位于阶梯的底层，到简单的活性 组织，如骨与软骨中层，再到简单组织之上的静脉和皮肤，阶梯顶 层的将是复杂且关键的器官，如心脏、肝脏和大脑，而生命阶梯的 顶层将是完整的生命单位—也许有一天将会是具备完整功能的人造 生命形式。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
当前，第一波3D打印身体部位的商用浪潮已经出现，3D打印 的假肢、牙冠、隐形眼镜与助听器等无生命修复形式已经存在于世 界各地成千上万人的体内。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
3D打印牙齿、助听器以及矫正器的过程都很相似：先对身体出现 问题的部位进行扫描，再将扫描数据发送到一个特殊实验室，在那 里这些数据被调整为可行性设计文件，最后，按照设计文件用软橡 胶、坚硬而有光泽的陶瓷或者柔软而有弹性的透明塑料进行3D打 印。
3D细胞打印是利用一层层的生物构造块，去制造真正的活体组 织。这种3D生物打印机有两个打印头，一个放置最多达8万个人体 细胞，被称为“生物墨”；另一个可打印“生物纸”。所谓生物纸 的主要成分是水凝胶，可用作细胞生长的支架。这种机器首先“打 印”器官或动脉的3D模型，接着将一层细胞置于另一层细胞之上。 打印完一圈“生物墨”细胞以后，接着打印一张“生物纸”凝胶。
当前，3D生物打印领域的先驱是美国的Organovo公司。 Organovo公司成立7年来，在3D生物打印领域取得了一系列引人 瞩目的突破，包括：打印第一个全细胞工程人体动脉；使用来自脂 肪组织的干细胞制造动脉；首次将生物打印的组织植入活体（动物） 体内；3D打印具有全部生物活性和功能的人体肝脏组织并保存了 40天。
科学家们选择的打印材料为水凝胶，接着用3D打印机打印出 仿生耳朵，然后将从小牛身上获取的细胞注入水凝胶中，接着加入 一种含有纳米银粒子的聚合物，这种聚合物可以传播无线射频信号。 最后将小牛细胞成长为软骨组织，并围绕一个线圈天线变硬。这样， 一个仿生学耳朵就诞生了。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
在Organovo公司打印3D迷你肝脏的过程中，3D打印机逐层打 印肝脏细胞和血管内壁细胞，一共打印了大约20层。血管内壁细 胞负责为肝细胞提供营养和氧。他们打印的迷你肝脏能够产生清蛋 白、胆固醇和解毒酶——细胞色素P450，代谢肝脏内的药物。迷 你肝脏结合了肝实质细胞和星状细胞层，所拥有的结构和功能对医 学研究具有重要意义。迷你肝脏可以被疾病侵袭，允许研究人员观 察整个病变过程，也可以施以药物，用以了解药物疗效。
3D生物打印技术的应用
3D细胞打印主要有三方面的具体应用：
➢ 作为医学实验的研究工具。细胞打印的产品包括组织和器官两 类，细胞准确定位和培养之后，形成的结构具备生物特性，可以作 为很好的医学研究工具。
➢ 构建和修复组织器官。细胞打印成型组织和器官可以根据病体的 需要进行器官移植和修复。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
器官短缺已经成为一个全球性的难题。长久以来，医疗行业投 入了大量的资源进行研究以期解决移植器官不足的难题。而近期 3D打印肝脏、3D打印肾脏等医疗领域取得的突破，正让整个医疗 行业兴奋不已。生物器官的打印材料是组成器官的细胞，从打印头 里出来的不是无生命的物质，而是活细胞。
2020/5/20
3D生物打印技术的前景
3D生物打印发展空间巨大源于三方面的原因： ➢ 全球医疗领域的开支巨大，为3D打印技术提供了潜在的发展空间；
现今社会的存在一种健康危机，就是器官短缺。随着医学的不断 进步，我们的寿命较以前有了很大的延长。问题是，我们活的越久，我 们身体器官就越容易失灵，而当前，我们没有足够的器官来替换。有数 据表明，在过去十年里，需要移植器官的病人增加了一倍，但是，器官 移植手术并没有增加。
2020/5/20
3D生物打印技术的前景
➢ 3D打印技术以其快捷、准确性见长，以其个性化制造能力与病体 需求的差异性充分结合，在人工假体、人工组织器官的制造方面产 生巨大的推动效应；
我们知道， “3D打印”是通俗的叫法，学术名称为“快速原型 制造 ”(Rapid Prototyping&Manufacturing)。它利用现代计算 机技术，采用材料累加新成型原理，直接由CAD等数据打印自称 三维实体模型。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
现阶段，一些皮肤、脂肪组织可以打印并用于修复。打印移植器官还 在研究中，最有希望率先突破的领域可能在人工肝脏方面。
➢ 做药物研发领域的药物筛选的模型。细胞打印成型组织和器官可 以用来进行药物筛选的试验，弥补现阶段蛋白筛选直接到动物体筛 选的技术缺失，提高药物筛选的效率和新药的研发速度。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
康奈尔大学机械工程与计算机科学技术教授胡迪•利普森在 2013年出版的《3D打印：从想象到现实》一书中，提出了一个 “3D打印生命阶梯”的概念。胡迪•利普森认为：把身体各部位根 据复杂性排列成一个很高的阶梯。无生命的假肢会位于阶梯的底层； 中层将是简单的活性组织，如骨与软骨；简单组织之上将会是静脉 和皮肤；最靠近阶梯顶层的将是复杂且关键的器官，如心脏、肝脏 和大脑；生命阶梯的顶层将是完整的生命单位—也许有一天将会是 具备完整功能的人造生命形式。如今，3D打印技术已经实现所构 想的阶梯的底层，我们正在探索中间级并梦想着有一天可以到达最 高级。 •
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3D生物打印技术的应用
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3D生物打印技术的应用
现阶段，一些皮肤、脂肪组织可以打印并用于修复。打印移植 器官还在研究中，最有希望率先突破的领域可能在人工肝脏方面。 目前 ，3D细胞打印还处于实验室阶段，距离商用还有很长的路要 走。而且面临着形成组织的强度不够、培育组织的存活问题以及缺 乏电脑化的工具等一系列难题。
2020/5/20
谢谢大家！
2020/5/20
3D生物打印技术的前景
2012 年，全球3D打印市场规模达28.2 亿美元，2010~2012 年进入快速发展期，三年复合增速达27%。Wohlers Associates 预测，未来几年，该市场仍会保持近20%的增长，到2021 年， 行业规模或达108 亿美元，为目前的5 倍。
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3D打印在生物中的应用
定义
技术前景
应用
发展方向
2020/5/20
3D生物打印技术的定义
3D生物打印是以计算机三维模型为基础，通过软 件分层离散和数控成型的方法，定位装配生物材料或活 细胞，制造医疗辅具、人工植入支架、组织器官等生物 医学产品的3D打印技术，3D生物打印是目前3D打印技 术研究最前沿的领域。
世界上首例由3D打印技术制作的人工下颌骨移植手术于2011 年6月在荷兰进行，接受移植的病人是名患有骨髓炎的83岁女性。 术后她的恢复状况良好，新的下颌骨并未影响她的语言表达和进食 能力。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
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3D生物打印技术的应用
2013年上半年，普林斯顿大学的研究人员成功的打印出具有 功能性的仿生耳朵，造价1000美元（约合人民币6000元）。研究 人员表示，他们所创造出的仿生学耳朵在能力上要远远超过正常人 的听觉，甚至可以听到无线电的频率，因为这个耳朵的组织是与电 子技术结合在培养皿中生长。
目前，3D打印身体部位采用单一的材料，如金属、陶瓷或塑料。 它们可自定义形状、可小批量生产，这些特征使它们成为3D打印 的完美对象。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
随着技术的发展，组织工程支架和植入物的3D打印也日趋成熟。 首先借助CT、ECT技术获取人体模型器官模型，通过3D技术处理： 包括3D模型的建立，然后对不同材料、部位进行建模。最后指导 3D打印设备喷射生物相容性材料，形成所需要的结构。3D打印在 构建植入物的微观结构方面相对传统工艺有很明显的优势。在美国， 仅骨移植修复材料的市场空间就达200亿美元。此外，一些血管支 架等领域的应用也在逐渐发展。
由于人体器官存在很大的差异性，不适合采用常规的模具来制 作人工假肢等器官。这时，3D打印技术就显现出它的个性化能力 了，我们只需要改变数据，就可以完成器官的制造。
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3D生物打印技术的前景
➢ 相对其他领域来说，3D打印在医疗行业的应用更具有经济性。
3D生物打印的器官是用来替换失效的器官的，对此我们毫无选 择的余地。特别在现在这种情况下，需要移植器官的病人远远比器 官多时，其经济效益更是居高不下。当然，当3D生物打印技术成 熟以后，那时我们移植器官的代价应该不会像现在那么高昂。
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Organovo公司的科学家利用3D打印机打印出迷你肝脏， 深0.5毫米，宽4毫米，拥有很多与真正肝脏一样的功能
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3D生物打印技术的应用
心脏的3D生物打印也取得了很大的进展，它首先培育心脏的活 细胞，然后通过打印头按照设计好的模型逐层打印。虽然打印出来 的心脏只具备一部分心脏的功能，但对我们来说是一个很大的进步。
在网易公开课中，有一个名叫“如何'打印'出人类的肾脏”的演 讲，是外科医生安东尼·阿特拉展示如何用三维细胞打印机打印出 人类肾脏的视频。由于视频较长，有兴趣的同学可以自己上网搜索。 下面是视频的一个截屏：
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3D生物打印技术的应用
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3D生物打印技术的发展
现今，3D打印还处于初级阶段，应用最多的是各种假肢，人工 组织等简单的器官。复杂多变，功能多样的器官如肾、肝和心脏还 处于研究阶段。我们相信，随着医疗设备的发展，医学的进步，我 们可以像《3D打印：从想象到现实》描述那样，沿着“3D打印生 命阶梯”，从打印无生命的假肢会位于阶梯的底层，到简单的活性 组织，如骨与软骨中层，再到简单组织之上的静脉和皮肤，阶梯顶 层的将是复杂且关键的器官，如心脏、肝脏和大脑，而生命阶梯的 顶层将是完整的生命单位—也许有一天将会是具备完整功能的人造 生命形式。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
当前，第一波3D打印身体部位的商用浪潮已经出现，3D打印 的假肢、牙冠、隐形眼镜与助听器等无生命修复形式已经存在于世 界各地成千上万人的体内。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
3D打印牙齿、助听器以及矫正器的过程都很相似：先对身体出现 问题的部位进行扫描，再将扫描数据发送到一个特殊实验室，在那 里这些数据被调整为可行性设计文件，最后，按照设计文件用软橡 胶、坚硬而有光泽的陶瓷或者柔软而有弹性的透明塑料进行3D打 印。
3D细胞打印是利用一层层的生物构造块，去制造真正的活体组 织。这种3D生物打印机有两个打印头，一个放置最多达8万个人体 细胞，被称为“生物墨”；另一个可打印“生物纸”。所谓生物纸 的主要成分是水凝胶，可用作细胞生长的支架。这种机器首先“打 印”器官或动脉的3D模型，接着将一层细胞置于另一层细胞之上。 打印完一圈“生物墨”细胞以后，接着打印一张“生物纸”凝胶。
当前，3D生物打印领域的先驱是美国的Organovo公司。 Organovo公司成立7年来，在3D生物打印领域取得了一系列引人 瞩目的突破，包括：打印第一个全细胞工程人体动脉；使用来自脂 肪组织的干细胞制造动脉；首次将生物打印的组织植入活体（动物） 体内；3D打印具有全部生物活性和功能的人体肝脏组织并保存了 40天。
科学家们选择的打印材料为水凝胶，接着用3D打印机打印出 仿生耳朵，然后将从小牛身上获取的细胞注入水凝胶中，接着加入 一种含有纳米银粒子的聚合物，这种聚合物可以传播无线射频信号。 最后将小牛细胞成长为软骨组织，并围绕一个线圈天线变硬。这样， 一个仿生学耳朵就诞生了。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
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3D生物打印技术的应用
在Organovo公司打印3D迷你肝脏的过程中，3D打印机逐层打 印肝脏细胞和血管内壁细胞，一共打印了大约20层。血管内壁细 胞负责为肝细胞提供营养和氧。他们打印的迷你肝脏能够产生清蛋 白、胆固醇和解毒酶——细胞色素P450，代谢肝脏内的药物。迷 你肝脏结合了肝实质细胞和星状细胞层，所拥有的结构和功能对医 学研究具有重要意义。迷你肝脏可以被疾病侵袭，允许研究人员观 察整个病变过程，也可以施以药物，用以了解药物疗效。