神奇的3d打印将无所不能

　红网长沙6月17日讯（记者 易征洋 通讯员 伍西明 罗闻）6月17日，湘雅医院对外宣布：血管外科和放射科专家在3D打印技术的指导下，为一名八旬老人成功开展了腹主动脉瘤带膜支架腔内隔绝术。据血管外科主任黄建华教授介绍，此举是3D打印技术在血管外科临床领域的首次尝试，其有助于制订更加完美的手术方案，并有着广阔的前景。

　　耄耋老人腹主动脉瘤危及生命
　　今年5月底，长沙八旬老人文嗲嗲在湘雅医院检查时发现长有腹主动脉瘤，且该肿瘤已累及到下端双侧髂总动脉（包括髂内动脉和髂外动脉），情况十分危急。
　　据该院血管外科主任黄建华教授介绍，正常的腹主动脉直径约2公分，但由于肿瘤不断膨胀的缘故，该血管如今已经扩张到了6个公分。随着瘤内血液不断流动，肿瘤随时可能像吹气球一样破裂。如此一来，患者极有可能不治而亡，像爱因斯坦、李四光等中外名人就是前车之鉴。
　　针对该疾病的治疗，传统方法是通过腹部一个30公分的大切口来充分显露腹主动脉后，再阻断肾动脉下方的腹主动脉（即瘤颈）和动脉瘤远端的双侧髂内动脉、髂外动脉的血供，从而将瘤体剖开并置入人造血管。尽管这类开放式手术方法自上世纪50年代开始便已应用，但其对患者的创伤极大，且术后恢复较慢。考虑到该名患者已近耄耋之年，如果冒险而为之，那么后果无法预期。
　　20世纪末，微创手术方法开始大行其道，针对腹主动脉瘤的治疗也开始向“无创”的理念大步迈进。专家们在术中只需在腹股沟处做5cm长的切口或局麻下穿刺，将覆膜血管支架穿过动脉瘤体，送到腹主动脉和正常的髂动脉之间，使之形成“人字形”支架，即可隔绝血流对动脉瘤的冲击，从而解除“瘤体破裂危机”。
　　然而随着科学技术的日新月异，湘雅医院血管外科专家们并不满足于仅仅在术中灵机应变地解决问题，而是期待着为更加精确化地制定手术方案，提前做好各项准备而不懈努力。
　　3D打印技术在血管外科领域应用前景广阔
　　于是本次手术前，湘雅医院血管外科专家与3D打印企业展开合作，将患者由CT扫描获得的影像学数据，通过进一步精细化处理后，获取精确化的空间数据，从而转化重建为三维模型，并结合3D打印技术成功将文嗲嗲的腹主动脉瘤及周围血管等比例地精准打印出来。
　　“3D打印技术能让我们在术前便充分了解到腹主动脉瘤的大小、长度、形态、角度等关系，从而为精确选择血管支架、设计手术方案、制定手术入路等提供参考，并提前预计术中存在的困难。”黄建华主任表示，3D打印技术的指导有利于术者设计出更加完美的手术方案，通过模具可以免去术前的“凭空想象”，走出平面化的局限，给人以更加直观的感受。另外，还能在术前与患者及家属更直观地沟通了解病情，使其加深对手术方案的理解。
　　6月10日，由血管外科黄建华主任、王伟副教授，以及放射科李刚副教授组成的专家团队，在3D打印技术的指导下，成功为患者文嗲嗲实施了腹主动脉瘤带膜支架腔内隔绝术。
　　由湘雅医院肿瘤科、神经外科和放射科专家组成的多学科协作团队，曾于今年年初成功使用3D打印技术辅助切除了一例复杂颅底肿瘤。“尽管我院开展腹主动脉瘤带膜支架腔内隔绝术已有10年之久，但将3D打印技术应用其中还是头一回。”黄建华主任表示，3D打印技术未来在血管外科领域的应用前景将十分广阔，如主动脉夹层、血管闭塞等都可以采用该技术进行辅助指导。
“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”，其实3D打印技术并非新兴产物。3D打印机技术在成长发展时期一直被少数人所关注和使用，但技术的改变让3D打印成为了目前世界上最令人关注的技术之一并不为过，甚至有人称3D打印将会是第四次工业革命的起点。

中国首家3D打印体验馆的一幕。房间里的灯罩、鞋、玩具、人像等人们所能看到的一切摆件，都非工业流水线或手工制作而成，而全部出自一部机器――3D打印机。那么，3D打印真能颠覆传统制造业？

带着各种疑问，让我们一起了解3D打印技术的各个应用领域，看看3D打印机的未来前景如何。

应用领域
3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。

航天和国防。

GE中国研发中心的工程师们仍在埋头研究3D打印技术。就在这之前，他们刚刚用3D打印机成功“打印”出了航空发动机的重要零部件。与传统制造相比，这一技术将使该零件成本缩减30%、制造周期缩短40%。来不及庆祝这一喜人成果，他们就又匆匆踏上了新的征程。鲜为人知的是，他们已经“秘密”研发3D打印技术十年之久了。



医疗行业。一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染，因此换上了由3D打印机“打印”出来的下颚骨，这是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例。



文物保护。博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响传递给更多更远的人。史密森尼博物馆就因为原始的托马斯·杰弗逊要放在弗吉尼亚州展览，所以博物馆用了一个巨大的3D打印替代品放在了原来雕塑的位置。



建筑设计。在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。



制造业。制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。



食品产业。没错，就是“打印”食品。研究人员已经开

始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。当然，到那时可能人工制作的食品会贵很多倍。

3D打印成品案例
3D打印照相馆。只需要10分钟的3D扫描,等待几小时,就可以得到实体人像。运用3D打印照相技术,打印人偶纪念品。

3D打印枪。前不久，一则全球首支3D打印手枪的CAD制作文件在网络上被下载了超过10万次的消息引起了人们的恐慌。据报道，手机的打印设备，是Stratasys公司的Dimension SST型3D打印机。人们之所以恐慌，是因为按照这个道理，只需一台3D打印机就可以把枪制造出来，安全如何保障？

3D打印枪像是一个更致命的武器玩具，一个玩具一旦超出了它本身的娱乐特性，涉及到安全问题后，本身的立场也就改变了。去年，美国的科迪威尔逊，他在大学的时候就计划研究3D打印枪，在几个月后，威尔逊和他的该团队实现了这一计划，成功的研制出了取名为“解放者”的3D打印枪，并且在随后拍摄的视频来演示射击金属钉的实验。这把枪的制造成本是由一台价值8000美元的3D打印机完成的，在之后，设计者试图制作更大口径的子弹来体现这帮枪的威慑力。

“中国龙”从3D打印机中脱“影”而出。自从人类进入工业化时代，大机器的生产方式始终遵循的是模具产品的模式。然而，昨日记者在软交会现场看到，不借助任何模具，一条精雕细刻的“中国龙”竟从3D打印机中脱“影”而出。

打印音乐。为了探索3D打印机更多的应用，Rickard Dahlstrand使用Lulzbot 3D打印机创造出独特的艺术。在2013斯德哥尔摩艺术黑客节上，Lulzbot 3D打印机不仅为参加的艺术家和黑客们打印出艺术节的LOGO，而且作为一个表演项目，它还一边播放古典音乐一边相应地打印出可视化的音乐作品。Lulzbot 3D打印机打印可视化音乐的原理是：该步进电机的运动进行控制可以以不同的速度运行，声音的音调决定速度，从而音乐控制了打印过程。三台电机分别代表一个音轨，它们使用独特的模式运动。两个马达控制Z轴移动。

澳研究人员用3D打印机制作出放大版的昆虫标本。澳大利亚有很多出了名的大虫子，比如长达20英寸的泰坦竹节虫(Titan stick insect)。不过，其国内也有很多微小的昆虫，比如小巧玲珑的wheat wheevil。(中文学名叫啥来着？)为了能够"更进一步"地研究微小昆虫，澳大利亚的国家科学机构，便利用3D打印技术，制作出了放大倍数有些夸张的3D副本。

半加工品的3D打印小提琴。

日前在国外，世界上第一台3D打印小提琴诞生，但它事实上是一个半成品，这把小提琴的制作者亚历克斯戴维斯用3D打印制作出主要的提琴身体部分后，他和他的团队再铺上报纸和胶水塑料来完成后半程的制作。琴颈部用一块硬纸板以及一些简单的装饰，不久的几日后，在YouTube上大家就听到了一段并不算的悦耳的演示视频，而他的制作者说：这不算什么，只不过花费了一个周末和12美金。

打印干细胞。

干细胞又叫起源细胞，是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。它是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能。虽然现在3D打印技术还不能将其完美的应用到医疗技术上，但科学家们已经对这种设想进行了深度的尝试。

替换骨头

其实目前已经有很多的报道都在讨论，3D打印技术应用到医疗事业上是对人类而言最大的福利，对于打印人体器官的想法也一直在不断的实践，打印器官虽然还是一个梦想，但目前已经成功的实现了一些例如头骨的取代，接近75%的完美还原性让3D打印在未来的成熟性值得期待。



仿声耳

依然还是围绕着医疗技术而言，国外研究人员通过截取人类的小腿细胞聚合物与纳米颗粒制成了可以重新代替人类听觉的接收器，这种类似于无线电信号的“仿生耳”也就此诞生。

总结
虽然3D打印已涵盖汽车、航天航空、日常消费品、医疗、教育、建筑设计、玩具等领域，但由于打印材料的局限性，产品多停留在模型制作层面。也就是说，目前3D打印技术的优势主要是缩短设计阶段的时间，使得设计者的模型实现起来比较便利。譬如，在传统的制造业流程中，不管什么行业，设计师的图纸，需要在拆分为各个元素后，去开模，然后再组装，其弊病就是花费的周期比较长。而当设计师对模型做出调整后，相同的步骤又得重复一遍，循环往复。而有了3D打印，设计师的图纸可以快速变成实体的东西，然后开模，进行规模化大生产。 3D打印技术的意义，更在于设计环节的时间成本的节约。