3D打印技术的简介与优势

2021-08-25 135 上传者：管理员

摘要：在医学生的学习临床知识中通常是通过病例来进行研究的,但是这一点存在着缺陷——在这一过程是看不到实体。此时,仅模仿表面是远远不够的,并且也不能达到直观效果。如果需要快速制造出满足不同相应需求的组织和器官等,可以利用3D打印技术来完成自己所需要的结构。3D打印技术除了能够快速地完成自己所需求的物质结构,而且在微观结构进行精准控制和缓解动物组织器官急缺等问题方面,也能产生足够大的帮助。因此,在动物医用技术以及材料领域中3D技术对临床需求和科学等方面有巨大的意义。除此之外,在动物解剖学教学中应用3D打印技术解决了标本数量和种类不足的问题,大大提高课堂教学的效率。

关键词：
3D打印
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3D打印技术作为一个新型领域的技术且逐渐引领打印领域，这也是对传统的打印技术和使用方法的改革。现在的3D打印技术领域应用广泛，在生物、建筑、医疗等这些领域皆有使用，3D打印技术在这些领域中目前发展最快、产值增长最明显。在当前形势下，人们生活质量的提高需要更加严格的食物要求，而对于食品而言，动物性肉类食品是必不可少的。为了降低生产食品的成本并减少对肉制品的损害，3D打印技术和生物医学材料的结合恰好解决了这种形势。在这种情况下，供应方面的行业规模将继续扩大，需求端的应用领域广泛，根据国家统计的局数据显示，3D技术所用的材料价格大幅度升值，并且预测3D技术将会快速增长。

1、3D打印技术的简介与优势

3D打印技术基于数字模型文件，使用塑料、尼龙、光敏树脂、合金、玻璃、金属、陶土、可食用材料等原材料而打印成型的技术是3D打印技术。其与传统制造工艺（减材制造）的区别在于3D打印技术可以直接使用高分辨率三维数据模型制造复杂物体，以更少的时间和更低的成本生产高精度的模型[1]。在对微观结构进行精准控制和缓解动物组织器官急缺等问题方面，利用3D打印技术能快速制造出医学中所需求的组织和器官。因此，在动物医用技术以及材料领域中3D技术对临床需求和科学等方面有巨大的意义。

在医学生的学习临床知识通常是通过病例来进行研究的，但是这一点存在着缺陷———在这一过程是看不到实体的，在这个时候如果仅仅通过表面的摹仿是远远不够的，而且不能达到直观的效果。传统动物标本的制作一般有剥制、干制和浸制三种方法，都有各自的缺陷：剥制标本不能很好的保持标本的自身色泽，影响其观察；干制标本保存时容易发生虫蛀和霉变，不利于标本的保存[2]；通常用福尔马林浸制液来保存的标本，其挥发性极强，所以为了能够长期保存，必须定期更换新液，防止因液体减少，而无法保存标本。此外，福尔马林标本保存十分繁琐，对环境也造成严重污染。3D打印技术还需要大量资金和繁琐的程序，与传统技术相比，3D打印技术似乎是医学研究发展的一扇小窗口，这不仅带来了便利，而且节省了该领域人力和物力的浪费。传统医学是通过动物尸体和器官进行的，但是由于材料标本有限、资金的不足且不易保存，并且不能达到直观的效果，全面揭示了动物解剖的复杂性。动物器官形态和组织特性往往不同于人类器官，其器官变异大，所以制作起来准备工作费用较高、工作力度较大。近几年来，在医学训练过程中生物医学模拟训练发挥着重要的作用。据推测使用真实尸体标本比3D打印所消耗的成本高50万美元。但这个预算仅针对Z650全彩色3D打印机，如果换成FDM（熔融沉积成型）技术的3D打印机，可能成本会更少，若使用3D打印技术，医学生在动物的使用量上会大大减少，也应证了保护动物的主题。

2、3D技术在生物标本中的应用

早在1970年代末，德国Handelberg大学的Von Hagens教授就创建了生物增塑技术的生物标本技术，这是一种特殊的技术，可以像活体一样保存组织，更加直接观察标本，其通过真空物理过程，利用液态活性高分子多聚物作为生物塑化剂对标本进行浸渗，替代组织细胞中的水分和脂类，而使其塑化[3]。塑化后的标本没有毒性、没有味道，并且干燥、耐用，而且具有一定的韧性和弹性，便于携带，维护简单，可直接接触，以及能摆脱了福尔马林浸泡式标本强烈的刺激性气味和对人的伤害。这种标本结构清楚，感观性状良好，真实感强，可长期保存，因此在教学、科研和科普等方面有极其重要的价值。

一个跨学科的研究团队NecropSynth曾经使用3D打印技术来营救实验动物，他们团队是由一位资深的动物解剖技术人员、一位训练有素的艺术家和一位3D打印设计师等三人组成的，本次试验目的是解决社会上对于使用实验室老鼠进行研究的关注和担忧。该研究团队将这一项目称为原型SynthDawley，他们希望获得的最终结果将是“一只成年雌性老鼠的宏观精确模型，这个模型具有模拟的血管结构，并注入了模拟体液”。自此以后，以如何获取动物组织标本为要求，成为技术人员和科学家们进行所谓“诊断性解剖”方面的关键。

3、3D打印技术展望

为了解决标本数量和类型不足的问题，人们开始迅速应用3D打印技术，3D打印技术的价值也将会在提高课程教学的效率方面起到重要作用。同时，随着3D打印技术的成熟与普及，3D技术将会逐渐运用到畜牧兽医专业的众多课程中来，并且将会走向大众化。

参考文献：

[1]马丽娜,李耘.3D打印技术在医学教学中的应用[J].医学教育管理,2020,6(03):263-268.

[2]孙阮洋,郭景奥,生物塑化技术在动物标本制作中的应用[J].畜牧兽医科技信息,2015(05):14-15.

[3]郝丽,张晶钰,柴龙会.塑化标本在高校动物解剖学实验教学中的应用及体会[U].黑龙江教育(理论与实践),2014(06).79-80.

文章来源：关春燕,陈雪龙.3D打印技术在动物标本中的应用[J].现代畜牧科技,2021(09):6-7.