3D打印技術(shù)在犬類救助中的應用綜述

李 冰

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物，這種打印技術(shù)稱為3D打印技術(shù)。

隨著3D打印技術(shù)日漸成熟，對人們的生產(chǎn)與生活產(chǎn)生了巨大的影響。其在醫(yī)學領域的應用也越來越廣泛，可在產(chǎn)品物理結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變的情況下進行個性化定制，達到材料與病變部位的匹配。同時，隨著寵物行業(yè)快速興起，3D打印技術(shù)在寵物救助上的應用已初見端倪。本文將對3D打印技術(shù)在犬類救助中的應用進展進行闡述，并對未來應用前景進行展望。

1.3D打印技術(shù)打造犬輪椅

2015年，美國俄亥俄州一頭名為Tumbles的混血獵犬，出生時就沒有前肢，只有后肢。由于身體殘疾，很難在與同胎出生的幼犬競爭母乳過程中存活下來，2周大時被送去了收容所人工喂養(yǎng)。一對夫婦了解到Tumbles的狀況后，主動聯(lián)系收容所，并聯(lián)系俄亥俄州大學創(chuàng)新中心，使用3D打印機制造了一副輪椅。輪椅是為Tumbles量身定制，花了14個小時才打印出來。安裝完成后，Tumbles可以自如地四處走動，興奮的時候甚至可以跳起來。

針對天生殘疾，或者因傷致殘的犬，通過裝備輪椅，可以讓犬在平坦的地面上自由走動。國內(nèi)外通過3D打印打造輪椅的例子已非罕見，但是對犬的行動力的幫助上還是有著較大的局限。

2.3D打印技術(shù)打造犬義肢

如果說輪椅的局限性比較大，那么義肢的出現(xiàn)則對局限有所改變。2014年，美國一頭名叫Derby的混血哈士奇，天生前腿畸形，限制了它的行走和奔跑，只能跛行。起初，Derby的主人給它的腿上裝了一副輪椅，但效果并不好。雖然Derby能跑了，但它的活動仍然受到限制，Derby無法和其他犬一起玩耍，算不上是真正意義上的奔跑。

而后Derby的主人求助于3D打印技術(shù)團隊，花了很多時間設計義肢。因為擔心Derby可能會用義肢去刨土，而義肢會陷進去，研究人員采用了圓圈形狀的設計，原理類似于孩子們穿的跳鞋，同時用兩種材料打印，通過使用一種名叫選擇性激光燒結(jié)的技術(shù)，成功打印出了適合Derby奔跑的尼龍義肢。裝上義肢后，Derby每天都可以和它的主人一起奔跑3～5千米。此外，隨著Derby不斷生長，3D打印團隊研究人員還為Derby逐漸加長假肢，讓它始終處于最佳高度。

此外，中國、波蘭和澳大利亞等國家先后都有救助人員使用3D打印技術(shù)打造犬義肢。中國青島的一頭流浪犬“阿福”，2條后腿膝蓋以下殘缺，得到救助后，救助人員采用3D打印技術(shù)，讓“阿福”的后腿能像“11”一樣站立，后期也在不斷改進設計，為“阿?！贝蛟斐?條能讓它奔跑起來的雙腿；波蘭的幼犬Shila在遭遇草坪事故后截斷了后肢，無法正常行走，只能拖著殘肢移動，獸醫(yī)團隊經(jīng)過會診，用鈦作為材料3D打印制作義肢，幫助Shila站立和行走；澳大利亞一頭格力幼犬Millie，左前肢因嚴重受傷而截肢并裝上了普通的義肢，隨著Millie漸漸長大，它的義肢由于質(zhì)量重、體積大等因素顯得不合適，它也經(jīng)常咬爛義肢來抗議，為此它的主人不惜重金為它量身定制，用3D打印技術(shù)打造了一條義肢，讓它能跟其它犬一樣奔跑玩耍，Millie也成為澳大利亞第一頭成功安裝3D打印義肢的犬。

3.3D打印技術(shù)打造犬面罩

2017年，美國加利福尼亞州的一頭4個月大的斯塔?？ざ放oca，與另一頭犬撕咬受重傷：顎骨骨折，顴骨骨折，頸部也有一處小骨折。加州大學戴維斯分校醫(yī)學院醫(yī)生先對Loca實行了手術(shù)，從右顴弓和右尾下頜骨上移除骨碎片，而后會同學院學生，設計了一種3D打印技術(shù)制作的有助于治療面部和頜骨損傷的面罩。這種面罩是通過CT掃描成像，完全針對Loca的頭骨制作，可以精確地貼合它的頭部，幫助優(yōu)化愈合過程。面罩還配有頸部繃帶，以穩(wěn)定Loca頸部骨骼并限制其在愈合過程中的運動。使用面罩3個月后，再一次對Loca進行CT掃描，手術(shù)部位愈合良好，康復進行得十分順利，Loca在受治過程中也十分配合。

4.3D打印技術(shù)打造犬頭盔

軍人和警察有時也會要置身槍林彈雨之中，而頭盔就能為他們頭部提供充分保護，警犬也不例外。2017年，美國一廠商為警犬設計開發(fā)了一款3D打印頭盔，除了有型有款，更可加上相機等裝備，實用與外型兼?zhèn)洹ｎ^盔為尼龍所制，耐用度高，更搭載了球形護目鏡片，為警犬提供清晰視野，鏡片也容易安裝及更換。頭盔內(nèi)籠采用可替換式緩沖物料，避免震傷警犬頭部，同時提供3種尺寸選擇。頭盔頂部設有云臺，可裝設攝錄鏡頭，以警犬的角度拍攝視頻留作證據(jù)。云臺亦十分堅固，即使警犬發(fā)動攻擊仍能將鏡頭緊緊固定在頭盔上，相當實用。3D打印技術(shù)打造警犬頭盔，不僅可以有效保護警犬，降低頭部受傷幾率，更添加信息化元素，隨時留存證據(jù)。

5.3D打印技術(shù)打造犬頭骨

2016年，美國安大略省獸醫(yī)學院借助3D打印技術(shù)為一頭患有頭部腫瘤的臘腸犬Patches進行了治療。腫瘤長透了Patches的頭骨，甚至擠到了大腦和眼部。醫(yī)生通過手術(shù)成功移除了長入頭骨中的巨大腫瘤，并植入定制的3D打印鈦金顱骨片，替代了Patches70%的頭骨，植入物與頭骨創(chuàng)口完美貼合，拯救了Patches的生命。

Patches手術(shù)成功的案例不僅標志著北美獸醫(yī)領域的首次突破，也標志著癌癥研究領域可能出現(xiàn)新的重大突破。對于未來的犬類和人類手術(shù)來說，3D打印技術(shù)可以免除在手術(shù)室中給患者植入醫(yī)療植入物的過程，并通過縮短麻醉時間來降低患者的生命風險。在頭部、骨折和其他創(chuàng)傷引發(fā)的發(fā)育畸形方面，對腫瘤移除后的組織重建都至關重要。

6.3D打印技術(shù)打造“狗鼻子”

2016年，美國國家標準與技術(shù)研究所（NIST）的科學家們，研究了犬類嗅聞的外部空氣動力學，借助3D打印機，復制了拉布拉多犬鼻子的特征，包括鼻孔的形狀、方向和鼻腔結(jié)構(gòu)，打造出了“狗鼻子”，在人工“狗鼻子”中的空氣流動速度和犬呼氣吸氣的速度相同。

在測試中，通過對空氣樣本進行檢測，對于采取連續(xù)吸入方式的傳統(tǒng)檢測儀器來說，采取“主動嗅探”技術(shù)能夠?qū)㈧`敏度提升4至18倍，改善幅度的差異主要受到探頭與氣體來源之間的距離影響。如果人工“狗鼻子”安裝在用來探測爆炸物品的檢測儀器的吸氣管尾端，便可以大幅提升該儀器的靈敏度，用于對爆炸物品、毒品、病原體甚至癌癥的檢測。此外，人工“狗鼻子”排除了由于人的因素而造成誤差的風險。但是與犬由2億個嗅覺細胞組成的復雜嗅覺系統(tǒng)以及主觀能動性相比，犬依舊有著不可替代的作用。

7.3D打印技術(shù)打造寵物犬

現(xiàn)如今，3D打印技術(shù)已經(jīng)融入了日常生活，掃描人或?qū)櫸镏谱鲾[設已經(jīng)不新鮮了。按照外貌特征將寵物犬按1：1的比例3D打印一件栩栩如生的復制品是商家不斷探索和開發(fā)的項目。3D打印技術(shù)打造寵物犬，雖然對犬本身的救助作用不大，但是對犬的紀念層面具有著重要意義。

打造寵物犬的模型，皮膚、大小、質(zhì)地以及材料都可以自行選擇，不同的定制方式，價格當然會不盡相同，但是每一頭寵物犬的塑像都十分可愛逼真。Facebook首席執(zhí)行官馬克·扎克伯格曾給它的寵物犬過了一個6歲的生日，送給它的生日禮物就是一個按照寵物犬本身3D打印技術(shù)打造的迷你模型。

隨著基因技術(shù)的發(fā)展，也促生了3D打印技術(shù)基因復制公司，并且宣稱利用3D打印基因技術(shù)生產(chǎn)定制活體寵物犬。但是基因技術(shù)改造務必受生理、倫理等的限制，因此這一項目能否施行還需要更深入的探討。

綜上所述，3D打印技術(shù)的運用，在犬類救助方面發(fā)揮的作用與日俱增，最大的優(yōu)勢在于因“犬”制宜，可以完美貼合。打造的裝備可以輔助犬運動，保護犬、減少在戰(zhàn)斗環(huán)境中受到傷害；打造完美貼合的骨骼替換物甚至是臟器，極大地縮短了手術(shù)所需的時間，提高手術(shù)成功率。相關技術(shù)的實際運用也將為人類醫(yī)學提供有價值的信息，為個性化醫(yī)療的發(fā)展奠定基礎?；蛟S這就是3D打印技術(shù)的意義所在，能夠幫助到大家，不管是動物還是我們?nèi)祟?，都是要讓大家擁有更美好的生活?/p>