3D打印医(yi)用(yong)钛合(he)金植入(ru)物(wu)的研(yan)究(jiu)现(xian)状与(yu)进(jin)展

加(jia)工(gong)流程长且难(nan)度(du)高(gao)、工艺复杂，满足不了个(ge)体(ti)化治(zhi)疗(liao)的目的。随着材(cai)料学和计(ji)算(suan)机(ji)辅助工(gong)程(cheng)学的(de)高速(su)发(fa)展(zhan)，3D 打印(yin)技(ji)术(shu)为(wei)个(ge)性(xing)化(hua)治疗手(shou)段的(de)实(shi)现提(ti)供了(le)新(xin)的(de)思(si)路(lu)。

1、3D 打印(yin)技(ji)术概况

3D 打(da)印技(ji)术(shu)，即快速(su)成型(xing)技(ji)术(shu)的(de)一种(zhong)，是(shi)以(yi)数(shu)字模(mo)型(xing)文件(jian)为基础(chu)，通(tong)过软件分层(ceng)离散和数控成型系(xi)统(tong)，利(li)用(yong)热(re)熔(rong)喷嘴(zui)、激光(guang)束(shu)等(deng)方式(shi)将粉末(mo)状(zhuang)金(jin)属(shu)或塑(su)料(liao)等(deng)可(ke)粘(zhan)合的(de)材(cai)料进行逐层(ceng)堆积，最终(zhong)叠(die)加成(cheng)型来(lai)构(gou)造(zao)物体 [3]。“分(fen)层(ceng)制造(zao)、逐(zhu)层叠加(jia)”是(shi)其(qi)核心原理 [4]。目前现有(you)的 3D 打(da)印技术主要(yao)有(you)：电(dian)子束(shu)熔化(hua)成型（EBM）、选择(ze)性激(ji)光烧(shao)结（SLS）、直(zhi)接金(jin)属(shu)激(ji)光(guang)烧(shao)结(jie)（DMLS）、熔(rong)融层(ceng)积(ji)成型(xing)（FDM）、激光(guang)熔(rong)敷(fu)技术(shu)（LENS）、立(li)体(ti)平(ping)板(ban)印(yin)刷(shua)技术（SLA）、三(san)维(wei)喷(pen)印(yin)（3DP）、DLP 激光(guang)成(cheng)型(xing)技术(shu)、UV 紫(zi)外(wai)线成(cheng)型(xing)技术(shu)、LOM 分层实(shi)体制造技术(shu)等(deng) [5]。常(chang)用(yong)于(yu) 3D 打(da)印的材料主(zhu)要(yao)有(you)：金属、陶瓷(ci)、高分子材(cai)料(liao)等(deng)。经(jing)过(guo)几十年(nian)的(de)发(fa)展，3D 打印(yin)技术逐渐(jian)在(zai)工业(ye)设计、汽车、航天(tian)、建筑(zhu)、医疗、教(jiao)育等领域中(zhong)得到了(le)广泛应(ying)用。这种(zhong)数字化制造模式突(tu)破(po)了(le)传统(tong)工艺的局(ju)限(xian)性(xing)，缩短(duan)了产(chan)品(pin)设(she)计与制作的时(shi)程，简(jian)化了制(zhi)造的复杂度(du)，能够(gou)完全(quan)满足个(ge)性化(hua)定制服务(wu)的(de)要求(qiu)与目(mu)的(de)。

2、3D 打印钛合金(jin)的工艺(yi)

与传(chuan)统(tong)工艺相比(bi)，采用 3D 打(da)印技术制造个(ge)性化(hua)外科植入(ru)物(wu)的(de)优势主要(yao)体现在：3D 打(da)印(yin)自由(you)成(cheng)型的(de)特(te)点(dian)可以(yi)快(kuai)速(su)、精确地定(ding)制(zhi)内(nei)植入(ru)物，可以(yi)克(ke)服(fu)传统通用内(nei)植入(ru)物的(de)形(xing)状与(yu)人体不相(xiang)容(rong)以及(ji)其(qi)力学(xue)性能(neng)不达(da)标的(de)难题 [6] ；在有复(fu)杂结构(gou)及(ji)难加工的(de)产(chan)品制造(zao)时，个性(xing)化(hua)定制微(wei)观(guan)结(jie)构(gou)尤其(qi)是多(duo)孔贯(guan)通结(jie)构，不(bu)仅(jin)可(ke)以(yi)满(man)足特(te)定的理(li)化(hua)性能，还可增强生(sheng)物(wu)组(zu)织(zhi)相(xiang)容性(xing)。这(zhe)一系(xi)列的(de)优势可以有效克服(fu)植(zhi)入(ru)物(wu)普(pu)遍存在的应力屏蔽和(he)生物活性低的(de)难题(ti)。目前(qian) 3D 打(da)印钛(tai)合金常(chang)用(yong)并(bing)应用最(zui)广(guang)的是(shi) SLM 技术和 EBM 技(ji)术。

选择(ze)性激(ji)光(guang)熔化(hua)成型(xing)（Selective Laser Melting，SLM）[7] 是采用激(ji)光(guang)作(zuo)为热(re)源(yuan)选(xuan)择性(xing)地照射预先铺好(hao)的(de)粉末材(cai)料来实(shi)现(xian)快速(su)熔化(hua)成(cheng)型(xing)。其工作(zuo)原理主(zhu)要(yao)是(shi)在(zai)惰(duo)性(xing)气(qi)体保(bao)护的(de)环(huan)境(jing)下，仪器(qi)设备(bei)按(an)照(zhao)系统设(she)计模式所(suo)生成的(de)填(tian)充(chong)扫描路(lu)径(jing)来控(kong)制激光束进行(xing)选区熔(rong)融各层粉(fen)末。接着(zhe)平(ping)台下(xia)移，再(zai)次铺粉(fen)烧(shao)结(jie)，循(xun)环(huan)往复(fu)，至(zhi)整体成(cheng)型。

惰性气体的(de)保(bao)护(hu)避(bi)免了金属(shu)在高(gao)温下与其他气(qi)体发(fa)生(sheng)反(fan)应。SLM 技(ji)术成(cheng)型(xing)材(cai)料(liao)十分(fen)广(guang)泛(fan)、用料节(jie)省(sheng)并可回收(shou)、不(bu)需设计制(zhi)备(bei)复杂(za)的支撑系统(tong)，这(zhe)一(yi)系(xi)列(lie)优(you)点使(shi)得 SLM 技(ji)术的应用(yong)也(ye)越(yue)来(lai)越广泛。但 SLM 也(ye)存(cun)在(zai)有(you)一(yi)些(xie)缺陷：因为激(ji)光(guang)器(qi)功率和扫(sao)描(miao)振镜(jing)偏(pian)转角(jiao)度有限(xian)，由 SLM 制备的零(ling)件(jian)尺(chi)寸(cun)范(fan)围(wei)会(hui)存在(zai)限(xian)制；高功(gong)率(lv)的激光器(qi)与高(gao)质量(liang)的光学设(she)备机器(qi)制造成本高，这在(zai)一定程度(du)上(shang)增(zeng)加(jia)了经(jing)济负(fu)担(dan)；由于(yu) SLM 技术中使(shi)用了粉末(mo)材(cai)料，成型(xing)件表面(mian)质(zhi)量可能(neng)会(hui)存(cun)在问题(ti)，这(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)产品(pin)进(jin)行(xing)二次(ci)加工才能(neng)用于后续(xu)工(gong)作；在加(jia)工(gong)过(guo)程(cheng)中还可能会(hui)出现(xian)球(qiu)化(hua)和翘曲(qu)的(de)缺陷，这(zhe)就(jiu)需要进一步严格(ge)优化(hua)加工程序 [8]。

电子(zi)束熔(rong)融成(cheng)型(xing)（Electron beam melting，EBM）是(shi)在(zai)真空(kong)环(huan)境(jing)中(zhong)采用(yong)电(dian)子束作(zuo)为(wei)热源(yuan)来(lai)逐(zhu)层(ceng)融(rong)化金(jin)属(shu)粉(fen)末(mo)以(yi)增(zeng)材(cai)制造(zao)的(de)工艺方法。其工作(zuo)原理(li)是(shi)：预先(xian)铺(pu)粉，高能电(dian)子束(shu)偏(pian)转后聚焦(jiao)产生(sheng)高(gao)能(neng)量(liang)在局(ju)部(bu)微小区(qu)域内使(shi)扫描到的粉末(mo)层(ceng)产(chan)生(sheng)高温乃至熔(rong)融，经过(guo)电子(zi)束连(lian)续(xu)扫(sao)描(miao)产(chan)生能量(liang)使(shi)得熔(rong)池(chi)之间相(xiang)互融(rong)合(he)并凝固，连接成线状和面状(zhuang)金(jin)属(shu)层(ceng)。当前(qian)层加(jia)工(gong)结束后(hou)，重(zhong)复铺粉操(cao)作(zuo)至成(cheng)型(xing)。在(zai)生产过程(cheng)中(zhong)，EBM 采(cai)用真(zhen)空(kong)熔(rong)炼环(huan)境既(ji)保(bao)证了(le)材(cai)料的高(gao)强(qiang)度(du)，又可避免(mian)合金(jin)的氧(yang)化(hua)。与(yu)SLM 相比，EBM 主(zhu)要的(de)优(you)势在于(yu) [9~10] ：高效产生的(de)电(dian)子束(shu)功(gong)率消耗(hao)电(dian)力少、产出(chu)速(su)度(du)高，使(shi)整(zheng)机实际(ji)总(zong)功率(lv)高；电(dian)子束的偏(pian)转不(bu)用(yong)移动设(she)备部(bu)件，进一步提(ti)高了(le)扫(sao)描速(su)度(du)；良好(hao)的(de)热(re)环境(jing)下使(shi)得 3D 打(da)印制(zhi)件(jian)的形状(zhuang)稳(wen)定性得以(yi)保(bao)证(zheng)，并(bing)保(bao)证(zheng)其(qi)静(jing)态(tai)力学性(xing)能(neng)，满(man)足生物学(xue)要(yao)求(qiu)，且(qie)金属(shu)粉末还可以(yi)循(xun)环(huan)利(li)用。

3、3D 打印外(wai)科(ke)植(zhi)入(ru)物的现(xian)状与进(jin)展(zhan)

采用 3D 打(da)印(yin)的外(wai)科(ke)植入物(wu)与(yu)矫(jiao)形器(qi)械(xie)在骨(gu)科(ke)领(ling)域中有很好的(de)应用前(qian)景。现在(zai)也有越来(lai)越多(duo)的 3D 打(da)印植(zhi)入(ru)材(cai)料(liao)如(ru)助听器、假肢、骨科(ke)手术个(ge)性化(hua)导(dao)板(ban)、人工关(guan)节(jie)、人(ren)工(gong)外耳、个性(xing)化种(zhong)植牙(ya)等(deng)应用(yong)于临床(chuang)个体(ti)化(hua)治(zhi)疗。

据(ju)报道，2014 年(nian)北京(jing)大学的(de)研(yan)究人员(yuan)成功为(wei)一(yi)名(ming) 12 岁男孩植入了(le)个(ge)性化(hua)设计(ji)有微(wei)孔洞(dong)的(de) 3D打印(yin)人工脊椎，这在世界是第一例(li)。同(tong)年(nian)医(yi)生(sheng)和(he)科学家(jia)为英(ying)国苏(su)格兰一(yi)名 5 岁(sui)女童(tong)装(zhuang)上(shang) 3D 打印的专(zhuan)用(yong)手(shou)掌假(jia)肢(zhi)。解放军第四(si)一(yi)一(yi)医院(yuan)口腔(qiang)专科(ke)中(zhong)心 [11] 采(cai)用(yong) EBM 技术(shu)成功(gong)地(di)为(wei)一(yi)名下(xia)颌(he)骨(gu)半(ban)侧切除(chu)患者定(ding)制(zhi)并(bing)植(zhi)入(ru)了(le)解剖形态高(gao)度个体化仿(fang)真的(de)下颌骨(gu)钛(tai)合(he)金植入物(wu)，手术(shu)中患者病变下颌骨的切(qie)除(chu)与(yu)个(ge)体(ti)化功能(neng)修复一次(ci)完成，缺(que)损下颌(he)骨(gu)得到个体化(hua)修(xiu)复重(zhong)建(jian)，术后效果满意。Lethaus B等(deng)研(yan)究人员(yuan) [12] 给下颌骨(gu)切除的(de) 20 位(wei)患(huan)者采(cai)用(yong) 3D 打印技术(shu)重新构建骨与(yu)微血管(guan)皮(pi)瓣(ban)，缩(suo)短(duan)了手(shou)术(shu)时(shi)间并(bing)提高手术质量，术后效果(guo)良好。近(jin)几(ji)年(nian)来(lai)类似这样的新闻与(yu)研究层出不穷，这充分(fen)体(ti)现(xian)了3D 打印在(zai)医(yi)学领(ling)域(yu)中良(liang)好的(de)应(ying)用(yong)前景(jing)。

在骨科产(chan)品(pin)方面(mian)，3D 打(da)印的外科植入(ru)材(cai)料(liao)也逐步迈(mai)向了(le)商品(pin)化(hua)和(he)市场(chang)化。2007 年由(you)意(yi)大利(li)Adler Ortho 和 Lima-Lto 公司开(kai)发出(chu)的硬组(zu)织支架(jia)的生物(wu) 3D 打印髋臼杯通过(guo)了 CE 认证(zheng)。2010 年(nian)美(mei)国 FDA 认证(zheng)通(tong)过了 Exactech 公(gong)司的(de)同类(lei)产品。

2009 年(nian)美(mei)国 AMT 公(gong)司(si)采(cai)用 3D 打(da)印生产(chan)的(de)全钛椎体(ti)融合器也(ye)通(tong)过了欧盟 CE 认(ren)证(zheng)。2013 年，美(mei)国(guo)首个生(sheng)物打(da)印的(de)颅骨(gu)植(zhi)入物(wu)产品获(huo)得(de) FDA 批(pi)准，这(zhe)也(ye)是(shi)全球(qiu)首个个(ge)性化的 3D 打印(yin) PEEK 头(tou)骨(gu)植(zhi)入(ru)物(wu)。在此(ci)基(ji)础(chu)上，2014 年(nian)美国 Oxford 公(gong)司获(huo)得 FDA 批(pi)准 3D 打(da)印颌(he)面骨(gu)产(chan)品（510K 模(mo)式(shi)）[13]。另外据报道，2015 年 9 月由(you)北医(yi)三(san)院(yuan)和(he)北(bei)京(jing)爱康宜城(cheng)医疗(liao)器(qi)材(cai)股(gu)份(fen)有限(xian)公(gong)司共(gong)同合作研(yan)制的(de) 3D 打印(yin)人(ren)体(ti)植(zhi)入(ru)物(wu)——人(ren)工髋(kuan)关(guan)节(jie)已(yi)经(jing)获得(de)了国家食品(pin)药(yao)品监(jian)督(du)管(guan)理(li)总局的(de)注册批(pi)准，3D打(da)印髋关(guan)节进(jin)入(ru)“量产(chan)阶(jie)段”意(yi)味着(zhe)我(wo)国 3D 打印(yin)植(zhi)入(ru)物也(ye)迈入产(chan)品化的(de)阶(jie)段。

3D 打印(yin)技术在医(yi)疗(liao)科技(ji)创(chuang)新(xin)中显示(shi)了越(yue)来(lai)越重要的(de)作(zuo)用，在各种(zhong)个(ge)性化定(ding)制(zhi)植(zhi)入性假体(ti)、假肢(zhi)、种(zhong)植牙(ya)等方(fang)面(mian)的研(yan)究(jiu)与应用(yong)也越来越(yue)广(guang)。那么，这(zhe)种新型工(gong)艺(yi)制(zhi)备的植(zhi)入(ru)物的生(sheng)物(wu)安全性(xing)评(ping)价(jia)研(yan)究也就(jiu)越来(lai)越需(xu)要(yao)得到(dao)重视(shi)。

4、3D 打(da)印钛(tai)合金(jin)生(sheng)物安(an)全性(xing)研(yan)究(jiu)

生物医(yi)用材料(liao)的安(an)全(quan)性主(zhu)要体现在组(zu)织(zhi)与(yu)材料之间的相互作(zuo)用(yong)。生物医用(yong)金(jin)属(shu)材(cai)料(liao)要(yao)想达到(dao)植(zhi)入器械的(de)标(biao)准(zhun)，必须(xu)要(yao)求(qiu)植入人(ren)体以后(hou)所(suo)引起的(de)反应处(chu)于(yu)一(yi)个(ge)可被接受的水平(ping)，，同时(shi)还(hai)不能(neng)引(yin)发材(cai)料的结(jie)构(gou)和性(xing)能发(fa)生(sheng)质变。而人体和(he)植(zhi)入(ru)物之间(jian)的相(xiang)互作(zuo)用(yong)又(you)主要(yao)体(ti)现(xian)在(zai)其生(sheng)物相容(rong)性(xing)和(he)生(sheng)物(wu)功(gong)能性。所(suo)以(yi)在植入(ru)人体后植(zhi)入(ru)物(wu)不应引起人体细胞、血(xue)液(ye)和(he)器官发生过(guo)敏(min)、炎(yan)症及(ji)化(hua)学(xue)等(deng)不利(li)反(fan)应，或是出(chu)现人(ren)体(ti)异物(wu)排(pai)斥(chi)反(fan)应。同时，还要(yao)求需要(yao)长期(qi)植入(ru)的植(zhi)入(ru)物(wu)须(xu)具(ju)有(you)良好(hao)的(de)静态力学性(xing)能(neng)，即足够的(de)强(qiang)度(du)、适(shi)宜的(de)弹(dan)性模(mo)量、高(gao)度稳(wen)定(ding)性(xing)、良好(hao)的耐(nai)腐(fu)蚀性与持久耐(nai)用性(xing)等(deng) [14]。现在钛合金外(wai)科(ke)植(zhi)入(ru)物在临床上应(ying)用非常广泛(fan)，生(sheng)物(wu)相容(rong)性研究也相(xiang)当成(cheng)熟。所(suo)以关于 3D 打(da)印(yin)的钛(tai)合(he)金(jin)制件的(de)安(an)全性主(zhu)要集中(zhong)在(zai)其(qi)生(sheng)物(wu)力(li)学(xue)功(gong)能上(shang)的安全性(xing)。

关(guan)于(yu) 3D 打(da)印(yin)的(de)金(jin)属(shu)植(zhi)入物(wu)在力学(xue)性能、耐(nai)腐(fu)蚀性及(ji)生物(wu)相(xiang)容性等方面是否(fou)和传统工艺的(de)通(tong)用(yong)植(zhi)入(ru)产品(pin)相当，合(he)金植(zhi)入(ru)物的(de)部分(fen)静(jing)态(tai)力学(xue)性能是(shi)否可以满足(zu)临床(chuang)应(ying)用(yong)和(he)国(guo)家标准(zhun)，这(zhe)些研(yan)究(jiu)还(hai)在进行(xing)当中(zhong) [15]。现在已(yi)有研(yan)究(jiu)发(fa)现，3D 打(da)印的(de)钛合金植入物(wu)的部分(fen)静态(tai)力(li)学性能是可以满(man)足(zu)临(lin)床需求的(de)。锁红波 [16] 采(cai)用 EBM 技(ji)术制备(bei)Ti6Al4V 试样(yang)进行(xing)直(zhi)接(jie)拉伸(shen)和热(re)等静(jing)压(ya)后(hou)拉伸与硬度实验，发(fa)现其强度均超(chao)过(guo)锻(duan)件(jian)标(biao)准(zhun)。研(yan)究(jiu)人(ren)员用(yong) SLM 技术制备(bei)的(de) Co-Cr-Mo 合(he)金(jin)的耐(nai)腐(fu)蚀性(xing)和传统工艺(yi)制备(bei)的合(he)金(jin)相近(jin) [17]，在(zai)模(mo)拟唾液环(huan)境(jing)中(zhong)的离(li)子溶出(chu)量 3D 打(da)印(yin)的(de)比(bi)传统(tong)工(gong)艺合金要少(shao) [18]。EOS 公(gong)司(si)将 DMLS 技(ji)术制(zhi)备(bei)的 Ti6Al4V产品(pin)通过合(he)理后(hou)处(chu)理(li)，发现(xian)其具(ju)有丝(si)毫(hao)不(bu)弱于传统(tong)锻材的静(jing)态力学性(xing)能和(he)抗疲劳(lao)性能。研究人员(yuan) [19,20] 将(jiang) EBM 制(zhi)备(bei)的(de)多孔(kong)钛合(he)金(jin)椎(chui)间(jian)融(rong)合器(qi)植(zhi)入山(shan)羊体内，在(zai) 羊颈(jing)椎(chui)融合模(mo)型(xing)中(zhong)取得(de)了很好(hao)地效果，骨(gu) - 材料结(jie)合(he)界面(mian)比(bi) PEEK 融(rong)合(he)器更佳(jia)。

临(lin)床(chuang)上，钛合(he)金(jin)的(de)弹(dan)性模量以及(ji)其他力学性能(neng)与人(ren)体(ti)骨(gu)的性(xing)质不(bu)相(xiang)匹配(pei)，这(zhe)会导致(zhi)植(zhi)入(ru)体周(zhou)围(wei)骨组织(zhi)出现(xian)“应(ying)力(li)屏(ping)蔽(bi)”现(xian)象(xiang)而(er)引起骨(gu)质(zhi)疏(shu)松(song)，从(cong)而(er)会出现骨(gu)吸收(shou)、植(zhi)入体松动与(yu)脱落而失(shi)效(xiao)的问题(ti)。为(wei)了降低(di)钛合(he)金植(zhi)入物(wu)的(de)这一(yi)问题(ti)，多孔(kong)结(jie)构植入物(wu)进入(ru)研究者视(shi)线。现(xian)在已有研究(jiu)表明，3D 打印(yin)可以通过高(gao)精(jing)度调整(zheng)植入(ru)物(wu)微(wei)观结构来(lai)相应改(gai)变(bian)其(qi)弹(dan)性(xing)模量、力学性(xing)能(neng)，来实(shi)现与人(ren)体骨组(zu)织相(xiang)匹(pi)配(pei)，在保证生理(li)负(fu)荷(he)适(shi)宜的基(ji)础上进(jin)一(yi)步地(di)提高(gao)生(sheng)物力学(xue)功能 [21]。Li X[22] 人(ren)采(cai)用 EBM成(cheng)型技术(shu)制造(zao)可(ke)控结构(gou)的 Ti6Al4V 植(zhi)入(ru)体(ti)，扫(sao)描(miao)电镜(jing)下发(fa)现(xian)内(nei)部(bu)空隙结构与(yu)理论设(she)计(ji)一(yi)致(zhi)，达到了(le) EBM 对 3D 打印制品(pin)结(jie)构的精准(zhun)控制(zhi)。通(tong)过力学性(xing)能(neng)测试显(xian)示，在(zai) 60.1% 孔隙(xi)率下，相应(ying)抗(kang)压强(qiang)度(du)是(shi) 163MPa，弹(dan)性(xing)模量(liang)是 14MPa，和人骨相近(jin)。进行(xing)体(ti)外细(xi)胞培养(yang)也发(fa)现(xian)有(you)良(liang)好的细胞(bao)相容(rong)性(xing)。Parthasarathy J[23,24] 采用(yong) EBM 技(ji)术通过(guo)设计(ji)参(can)数优化制(zhi)备(bei)多孔(kong)支架，并(bing)评(ping)定(ding)其(qi)力学性能(neng)，发(fa)现所(suo)设计的(de)多(duo)孔材(cai)料(liao)的生物力(li)学(xue)在(zai)模拟植入的(de)相容性和植(zhi)入(ru)匹配(pei)上(shang)具(ju)备高度(du)的优越(yue)性。TaniguchiN[25] 将(jiang)采用(yong) SLM 制(zhi)备的 300µm、600µm、900µm3 种孔隙(xi)率(lv)的(de)多(duo)孔钛植(zhi)入兔子胫(jing)骨(gu)，研究孔隙率对骨长入(ru)的影(ying)响，结(jie)果(guo)发(fa)现 600µm 多(duo)孔结构下(xia)骨(gu)组(zu)织长入更(geng)好，生(sheng)物(wu)相容性更(geng)佳。

从(cong)骨的(de)生(sheng)长角度来(lai)讲(jiang)，一(yi)种(zhong)具(ju)有可调节(jie)孔(kong)隙率(lv)和(he)孔(kong)径(jing)的支架(jia)会更有(you)利(li)于(yu)人体内(nei)营养成分的(de)传(chuan)递(di)和传输(shu)，还可以(yi)促(cu)进(jin)骨(gu)长(zhang)入能力，增(zeng)加植入物与(yu)骨床(chuang)的(de)结合(he)，并(bing)延长(zhang)假体(ti)的使用寿(shou)命(ming)，从而得到(dao)比(bi)实体结(jie)构(gou)钛合(he)金更(geng)好(hao)的(de)医(yi)疗(liao)效果(guo) [26]。近年来(lai)，多(duo)孔钛(tai)合(he)金(jin)逐(zhu)步被认(ren)为是最理想(xiang)的临床(chuang)新型(xing)硬(ying)组(zu)织修(xiu)复与替换材(cai)料(liao)，3D 打(da)印(yin)的(de)具(ju)有各(ge)种微观(guan)结(jie)构(gou)或贯(guan)通(tong)结(jie)构的(de)钛(tai)合金(jin)植(zhi)入物(wu)的应(ying)用也开辟了新(xin)局面(mian)。

5、 当(dang)前存在的(de)问(wen)题(ti)与展(zhan)望(wang)

目(mu)前，3D 打印(yin)在(zai)外(wai)科(ke)植(zhi)入和(he)矫(jiao)形器械产(chan)品(pin)的(de)制(zhi)备(bei)方(fang)面获得(de)了很大的(de)研(yan)究进展与(yu)成(cheng)就。然(ran)而(er)，这项(xiang)技(ji)术在生物医药(yao)领(ling)域还(hai)处于(yu)刚起(qi)步(bu)开发阶段(duan)，要(yao)实现(xian)这(zhe)项(xiang)技(ji)术(shu)在临(lin)床上的大(da)规(gui)模广泛(fan)应(ying)用(yong)还存在有(you)许多(duo)挑战(zhan)。首(shou)先，材(cai)料、信息(xi)和(he)控(kong)制(zhi)技(ji)术的(de)条件限(xian)制是 3D 打印发展(zhan)的(de)一大难(nan)点。3D 打印(yin)要求金属粉末原(yuan)料纯(chun)度高(gao)、球形度(du)好、粒径小且(qie)分(fen)布(bu)窄、氧含量低(di)、有(you)良(liang)好(hao)的(de)可塑性(xing)和(he)流(liu)动性等优点 [3]，而(er)现(xian)在(zai)适(shi)合(he)制(zhi)作(zuo)骨(gu)组(zu)织支架的(de)一些金(jin)属和(he)陶(tao)瓷(ci)材料不能(neng)处理成适(shi)合 3D 打印的理(li)想(xiang)颗(ke)粒大(da)小，并且其温(wen)度(du)控制、颗粒(li)的熔(rong)合(he)及(ji)黏结途径等(deng) 均(jun)有(you)待(dai)突破(po) [27]。目前最(zui)常(chang)用(yong)的是(shi)钛合(he)金(jin)粉末(mo)，其他材(cai)料还(hai)有(you)很大(da)局(ju)限性(xing)。3D 打印(yin)所需(xu)要(yao)的(de) CAD/CAPP/RP 配套软件(jian)的(de)一(yi)体(ti)化(hua)还(hai)需(xu)要进(jin)一步(bu)的改进和优化。其次(ci)，3D 打(da)印(yin)的精(jing)度、速(su)度(du)和效(xiao)率还有(you)待(dai)提高。打印效(xiao)率(lv)远(yuan)不适(shi)应(ying)大规模(mo)生(sheng)产(chan)，由于(yu)粉(fen)末原材料、制备工艺水平以及设备(bei)自身条件(jian)等(deng)因素的(de)局(ju)限，使得目(mu)前(qian) 3D 打印还(hai)很(hen)难实(shi)现(xian)高精(jing)度(du)一次成型(xing)，还(hai)需(xu)要(yao)后(hou)期处理(li)进(jin)行优(you)化。所以，如何(he)在(zai)保(bao)证(zheng) 3D 打(da)印制(zhi)品高精(jing)度(du)质量的基(ji)础(chu)上(shang)实现快速(su)制(zhi)造也很(hen)重要。再(zai)者，研究的成(cheng)本(ben)高、耗费(fei)大(da)。

3D 打(da)印的(de)设(she)备贵(gui)重(zhong)，现(xian)阶(jie)段打(da)印(yin)材料来源(yuan)单一(yi)且(qie)昂贵、引(yin)进(jin)先进(jin)工(gong)艺(yi)困难、日常维护(hu)费(fei)用(yong)高(gao)，以及现(xian)有(you)知(zhi)识产(chan)权(quan)保(bao)护机(ji)制(zhi)难以(yi)适(shi)应(ying)产业未来(lai)发(fa)展，这都限制了(le) 3D 打印产业(ye)链(lian)的发展与(yu)推(tui)广(guang)。面对大势(shi)，可顺不可逆(ni)；面对(dui)机(ji)遇，可(ke)用不可废。虽(sui)然现在 3D 打印(yin)的(de)工艺技术还处于(yu)发展(zhan)阶(jie)段(duan)，但作为(wei)一项(xiang)具有(you)开创性意义(yi)的(de)新兴技术(shu)，3D 打印(yin)已渗(shen)入(ru)到临(lin)床医学应用(yong)的各(ge)个领域(yu)，其(qi)发展前景(jing)是毋(wu)庸置(zhi)疑的(de)。在我(wo)国(guo) 3D 打(da)印的“髋关节”的(de)首例注册批准更是(shi)体现了国(guo)家(jia)对该(gai)技(ji)术的(de)强(qiang)烈(lie)重视。我国“十(shi)三(san)五”期(qi)间(jian)，在生物医用材料与(yu)组(zu)织修复替(ti)代、增(zeng)材制(zhi)造与(yu)激(ji)光(guang)制造(zao)等重(zhong)要(yao)专(zhuan)项(xiang)中(zhong)都包(bao)含(han)了 3D 打印医(yi)用(yong)产(chan)品(pin)研(yan)发(fa)的(de)课(ke)题，这(zhe)也意(yi)味(wei)着未来中国(guo)的(de) 3D 打印(yin)医(yi)用(yong)产品将会(hui)有更多(duo)的(de)发展(zhan)和应用(yong)。现(xian)阶段对 3D 打印领域(yu)的(de)投(tou)入(ru)应该将(jiang)着重点(dian)放(fang)在(zai)加(jia)强(qiang)创(chuang)新研(yan)发、技术引进(jin)和储(chu)备(bei)上(shang) [28]。相(xiang)信在不久的将(jiang)来(lai)，随(sui)着(zhe)材(cai)料技(ji)术(shu)、信息(xi)技(ji)术、控(kong)制技术的(de)不(bu)断优(you)化与(yu)提升，3D 打(da)印技术(shu)会(hui)日(ri)益完(wan)善(shan)与(yu)成(cheng)熟(shu)，在(zai)医(yi)学(xue)领(ling)域给更(geng)多(duo)的(de)患者带来(lai)福(fu)音(yin)。

参(can)考文(wen)献

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