早在30多年前就已提出通过层层叠加的方法打印三维物体。近10年来，随着3D打印技术的进步，用于3D打印的材料研究迅速发展，三维影像信息采集和三维立体重建技术也取得了长足的进步。3D打印技术结合医疗现实的需要进行技术的整合，在临床及基础研究中颇具优势，已取得很大进展^[1]。

传统工业生产需要定制模具和生产线，耗费巨大；而纯手工制作虽无需特定的生产线和模具，但无法批量生产。3D打印技术兼顾两者的优点，既成本相对较低，又能够形成一定规模的量产，并保证质量的统一性。随着医学影像学的发展，三维信息采集越来越方便，实现个性化定制的难度大大降低，所需人力、物力和时间也大为减少，特别适合器械、设备的初期研发和效果评估阶段，也特别适合临床有针对性地个性化定制医疗装置。本文主要对3D打印技术在泌尿外科的应用作一综述，并对其应用前景进行展望。

和医学相关的3D打印技术通常涉及医学影像图像的采集、数据的处理等。其主要过程分为5步：通过医学影像学检查获得的初期数据、进行数据的编辑整理、进行三维重建、转化为STL文件、数据输入3D打印机进行3D打印^[2]。当然也可以直接通过计算机软件设计出产品的数据文件进行3D打印。

目前，临床上已经报道的用于3D打印技术的图像信息采集主要包括CT^[3]、MRI^[4]、B超^[5-6]等。这些图像采集方法各有其优缺点。

目前最新的多螺旋CT技术可以做到薄层扫描，能方便地获取目标区域的横断面、矢状面、冠状面的图像信息，再通过数据处理、三维重建转换成3D打印所需的数据格式。在医学相关的3D打印技术领域，CT采集图像目前是和患者相关应用得最广泛的图像采集方法。但由于CT成像只能区分不同CT值，即使通过造影剂等可以突出相应的部位，但在显示某些特殊组织部位时仍存在辨别不清等缺点。

MRI技术由于选择的波谱较多，对软组织病变有明显的优势。因此临床上采集MRI图像进行三维重建也是较为常见，但由于MRI图像分辨率较低，因此3D打印效果往往不够精细。

B超可以方便地在各个切面进行转换，能从多个角度进行目标区域图像的采集。但由于采集过程中人为因素影响较大，后期图像数据合成存在一定困难。虽然如此，三维B超技术的出现仍为采集三维图像数据提供了便利。

打印技术的发展主要体现在打印材质的多样化、各种特性填充材料迅速发展以及冲洗技术的成熟等方面。塑料是3D打印领域最广泛的目标打印物材质，但目前打印的材质已经不局限于塑料。常用的其他材料包括玻璃、树脂、硅胶、各种光敏材料，甚至各种金属如钢、不锈钢、钛、金属液滴等都已经应用到3D打印中。而且部分材质还可以设计出不同颜色、不同透明度、不同的硬度和质感等，以配合打印目标物的要求。随着技术的进步，近几年出现了一些更新型的3D打印材料，如软材质、纳米材料、半导体纳米材料、水凝胶、药品等^[7]。已经有学者以细胞为“喷墨滴”、明胶为基质，用细胞进行3D打印的组织能够保持细胞良好活力^[8-9]。

3D打印技术可以被融合到几乎所有的临床诊疗过程中，如组织器官解剖和功能的替代、个体化医疗器械的开发、制造和置入以及新的医疗设备的研究。目前3D打印技术已经应用于解剖模型打印、组织工程组织重建、定制药片等领域^{[7, 10-12]}。3D打印技术在泌尿外科的应用主要包括以下几个方面：解剖模型、医疗器械研发、组织工程及相关基础研究。

解剖模型的3D打印是通过收集患者特定部位组织和器官的影像学信息，将数据处理后进行3D打印，打印物能达到和目标组织器官一致的三维立体效果。目前此项技术主要用于术前医患沟通、手术规划、临床教学等目的。

通常患者由于医疗知识有限无法对连续的二维图像产生立体的印象，但依靠3D打印模型可以很直观地了解病变部位、大小以及相关组织解剖毗邻关系等，更有利于医患沟通。Bernhard等^[13]通过术前3D打印个体化的肾脏肿瘤模型与患者沟通，结果通过配合3D打印模型的有效讲解，患者对肾脏生理、解剖、肿瘤及手术相关知识的理解得到明显提升。Silberstein等^[14]认为通过术前3D打印肾脏肿瘤的模型可以让术者更好地了解手术部位的情况，包括肿瘤的深度、大小以及与周围器官组织的关系等，同时更好地理解肾脏部分切除术。王东文等^[15]也认为，术前打印肾脏肿瘤模型进行医患沟通有效提升了患者及其家属对疾病和手术的认识。

肾癌领域：2014年Silberstein等^[16]对5例肾脏肿瘤患者术前数据进行3D打印，触手可及的3D模型远远要比连续的二维影像更直观。他们认为3D模型如果能够在术前进行“模拟手术”，理论上可以对复杂高难度手术进行针对性练习，以达到减少手术并发症、改善患者预后的目的。国内多位学者也在肾癌相关领域进行了初步研究，葛宏伟等^[17]于2014年开展了3D打印技术在肾肿瘤手术规划中的应用研究，他们认为3D打印有助于医师进行手术规划及与患者沟通病情；刘溪等^[18]研究了3D打印联合术中超声定位内生型肾肿瘤在腹腔镜下保留肾单位手术中的应用，认为3D打印模型可以指导术中切除范围，对手术规划具有一定帮助。

前列腺癌领域：Shin等^[4]收集了5例前列腺患者的MRI图像进行3D打印，用于了解患者前列腺包膜、性神经及与病变区域的关系，以帮助制定保留性神经手术方案。他们认为，3D打印的前列腺肿瘤模型可以较好地反映肿瘤和前列腺外后方性神经之间的关系，对保留性神经的前列腺根治术能起到很好的提示作用。王燕等^[19]研究了3D打印技术辅助认知融合在前列腺穿刺活组织检查术中的应用，认为3D打印可以提高穿刺阳性率。

泌尿系结石领域：魏晓松等^[20]认为，术前3D打印出肾脏和周围解剖模型，以及了解结石大小、形状及与第12肋的关系在经皮肾穿刺的术前规划和医患沟通中起到了积极作用。汤润等^[21]在经皮肾镜碎石术前进行3D打印，认为3D打印出的肾脏真实还原了患者肾脏及结石的解剖细节，为医师提供了立体、直观的器官解剖模型，对手术规划和教学模拟穿刺有积极意义。

其他的应用报道还包括：骶丛神经穿刺和重复肾肾部分切除等。顾寅珺等^[22]通过术前3D打印出个性化的穿刺导航模板，辅助进行骶神经调控术的精确穿刺，结果穿刺的次数明显减少、穿刺时间缩短、术中调控测试的效率提高。胡立伟等^[23]报道了1例3D打印模型在重复肾手术中的应用，他们认为此方法对手术方案制定、术中预判等有重要的意义。

Cheung等^[24]在2014年通过3D打印进行肾盂成形术的教学取得了预期效果。3D打印模型临床教学被证实是一种效果良好的教学手段^[25]。

3D打印和其他技术融合后衍生出很多产品，其中利用3D打印技术进行外科医疗器械的研发就是重要的一项。由于3D打印技术具有相对廉价并可个性化定制的优势，3D打印技术在医疗器械的个性化定制、产品初期评估、生产等方面均具有优势。

在泌尿外科领域，3D打印技术已被应用于腹腔镜Trocar、输尿管支架管和肾脏模型的研发^[26-27]。Priester等^[28]用3D打印技术制作切片装置，达到了前列腺癌MRI图像和病理切片精确对合的目的。Del Junco等^[29]通过电脑软件自行设计并3D打印出与传统输尿管支架管进行流体动力学无差别的输尿管支架管，并认为3D打印的输尿管支架管由于材质和个体化设计在功能上比传统支架管更具优势。Park等^[30]通过3D打印设计出了抗反流的输尿管支架管。研究表明，3D打印技术是一种有效的设计制造医疗器械方法。

骨科的骨支架和骨组织工程中3D打印技术的应用起步早，也在多个支架材料和骨组织工程构建中取得了良好的效果。2003年，Boland等^[31]提出了以细胞和凝胶作为“喷墨滴”进行3D打印，用活细胞打印组织器官。Partridge等^[32]在2012年对肾脏的3D打印进行了初步探索，虽然他们没有制备出具有生理功能的肾脏，但为其后3D打印肾脏积累了重要经验。目前在泌尿外科领域还没有组织工程方面的报道，由于尿道、输尿管组织结构相对简单，进行组织工程、替代治疗等研究已有报道，相信尿道、输尿管及膀胱将可能是未来泌尿外科3D打印技术和组织工程融合发展的前沿阵地。

3D打印是一种有效的手段，为制造个性化定制产品提供了一种可选择的方式。随着3D打印技术与新型材料和其他各种技术的融合，可以衍生出各种新的产品如支架、培训器具、解剖模型、手术器械等，在泌尿外科具有良好的发展前景。3D打印技术在泌尿外科领域的应用中，最期待的是选取患者自身细胞培养后进行组织、器官的3D打印，然后进行器官移植，这将对泌尿外科现有的治疗理念产生颠覆，为临床治疗带来崭新的未来。