3D打印技术在犬类救助中的应用综述

李 冰

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物，这种打印技术称为3D打印技术。

随着3D打印技术日渐成熟，对人们的生产与生活产生了巨大的影响。其在医学领域的应用也越来越广泛，可在产品物理结构不发生改变的情况下进行个性化定制，达到材料与病变部位的匹配。同时，随着宠物行业快速兴起，3D打印技术在宠物救助上的应用已初见端倪。本文将对3D打印技术在犬类救助中的应用进展进行阐述，并对未来应用前景进行展望。

1.3D打印技术打造犬轮椅

2015年，美国俄亥俄州一头名为Tumbles的混血猎犬，出生时就没有前肢，只有后肢。由于身体残疾，很难在与同胎出生的幼犬竞争母乳过程中存活下来，2周大时被送去了收容所人工喂养。一对夫妇了解到Tumbles的状况后，主动联系收容所，并联系俄亥俄州大学创新中心，使用3D打印机制造了一副轮椅。轮椅是为Tumbles量身定制，花了14个小时才打印出来。安装完成后，Tumbles可以自如地四处走动，兴奋的时候甚至可以跳起来。

针对天生残疾，或者因伤致残的犬，通过装备轮椅，可以让犬在平坦的地面上自由走动。国内外通过3D打印打造轮椅的例子已非罕见，但是对犬的行动力的帮助上还是有着较大的局限。

2.3D打印技术打造犬义肢

如果说轮椅的局限性比较大，那么义肢的出现则对局限有所改变。2014年，美国一头名叫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的主人给它的腿上装了一副轮椅，但效果并不好。虽然Derby能跑了，但它的活动仍然受到限制，Derby无法和其他犬一起玩耍，算不上是真正意义上的奔跑。

而后Derby的主人求助于3D打印技术团队，花了很多时间设计义肢。因为担心Derby可能会用义肢去刨土，而义肢会陷进去，研究人员采用了圆圈形状的设计，原理类似于孩子们穿的跳鞋，同时用两种材料打印，通过使用一种名叫选择性激光烧结的技术，成功打印出了适合Derby奔跑的尼龙义肢。装上义肢后，Derby每天都可以和它的主人一起奔跑3～5千米。此外，随着Derby不断生长，3D打印团队研究人员还为Derby逐渐加长假肢，让它始终处于最佳高度。

此外，中国、波兰和澳大利亚等国家先后都有救助人员使用3D打印技术打造犬义肢。中国青岛的一头流浪犬“阿福”，2条后腿膝盖以下残缺，得到救助后，救助人员采用3D打印技术，让“阿福”的后腿能像“11”一样站立，后期也在不断改进设计，为“阿福”打造出2条能让它奔跑起来的双腿；波兰的幼犬Shila在遭遇草坪事故后截断了后肢，无法正常行走，只能拖着残肢移动，兽医团队经过会诊，用钛作为材料3D打印制作义肢，帮助Shila站立和行走；澳大利亚一头格力幼犬Millie，左前肢因严重受伤而截肢并装上了普通的义肢，随着Millie渐渐长大，它的义肢由于质量重、体积大等因素显得不合适，它也经常咬烂义肢来抗议，为此它的主人不惜重金为它量身定制，用3D打印技术打造了一条义肢，让它能跟其它犬一样奔跑玩耍，Millie也成为澳大利亚第一头成功安装3D打印义肢的犬。

3.3D打印技术打造犬面罩

2017年，美国加利福尼亚州的一头4个月大的斯塔福郡斗牛Loca，与另一头犬撕咬受重伤：颚骨骨折，颧骨骨折，颈部也有一处小骨折。加州大学戴维斯分校医学院医生先对Loca实行了手术，从右颧弓和右尾下颌骨上移除骨碎片，而后会同学院学生，设计了一种3D打印技术制作的有助于治疗面部和颌骨损伤的面罩。这种面罩是通过CT扫描成像，完全针对Loca的头骨制作，可以精确地贴合它的头部，帮助优化愈合过程。面罩还配有颈部绷带，以稳定Loca颈部骨骼并限制其在愈合过程中的运动。使用面罩3个月后，再一次对Loca进行CT扫描，手术部位愈合良好，康复进行得十分顺利，Loca在受治过程中也十分配合。

4.3D打印技术打造犬头盔

军人和警察有时也会要置身枪林弹雨之中，而头盔就能为他们头部提供充分保护，警犬也不例外。2017年，美国一厂商为警犬设计开发了一款3D打印头盔，除了有型有款，更可加上相机等装备，实用与外型兼备。头盔为尼龙所制，耐用度高，更搭载了球形护目镜片，为警犬提供清晰视野，镜片也容易安装及更换。头盔内笼采用可替换式缓冲物料，避免震伤警犬头部，同时提供3种尺寸选择。头盔顶部设有云台，可装设摄录镜头，以警犬的角度拍摄视频留作证据。云台亦十分坚固，即使警犬发动攻击仍能将镜头紧紧固定在头盔上，相当实用。3D打印技术打造警犬头盔，不仅可以有效保护警犬，降低头部受伤几率，更添加信息化元素，随时留存证据。

5.3D打印技术打造犬头骨

2016年，美国安大略省兽医学院借助3D打印技术为一头患有头部肿瘤的腊肠犬Patches进行了治疗。肿瘤长透了Patches的头骨，甚至挤到了大脑和眼部。医生通过手术成功移除了长入头骨中的巨大肿瘤，并植入定制的3D打印钛金颅骨片，替代了Patches70%的头骨，植入物与头骨创口完美贴合，拯救了Patches的生命。

Patches手术成功的案例不仅标志着北美兽医领域的首次突破，也标志着癌症研究领域可能出现新的重大突破。对于未来的犬类和人类手术来说，3D打印技术可以免除在手术室中给患者植入医疗植入物的过程，并通过缩短麻醉时间来降低患者的生命风险。在头部、骨折和其他创伤引发的发育畸形方面，对肿瘤移除后的组织重建都至关重要。

6.3D打印技术打造“狗鼻子”

2016年，美国国家标准与技术研究所（NIST）的科学家们，研究了犬类嗅闻的外部空气动力学，借助3D打印机，复制了拉布拉多犬鼻子的特征，包括鼻孔的形状、方向和鼻腔结构，打造出了“狗鼻子”，在人工“狗鼻子”中的空气流动速度和犬呼气吸气的速度相同。

在测试中，通过对空气样本进行检测，对于采取连续吸入方式的传统检测仪器来说，采取“主动嗅探”技术能够将灵敏度提升4至18倍，改善幅度的差异主要受到探头与气体来源之间的距离影响。如果人工“狗鼻子”安装在用来探测爆炸物品的检测仪器的吸气管尾端，便可以大幅提升该仪器的灵敏度，用于对爆炸物品、毒品、病原体甚至癌症的检测。此外，人工“狗鼻子”排除了由于人的因素而造成误差的风险。但是与犬由2亿个嗅觉细胞组成的复杂嗅觉系统以及主观能动性相比，犬依旧有着不可替代的作用。

7.3D打印技术打造宠物犬

现如今，3D打印技术已经融入了日常生活，扫描人或宠物制作摆设已经不新鲜了。按照外貌特征将宠物犬按1：1的比例3D打印一件栩栩如生的复制品是商家不断探索和开发的项目。3D打印技术打造宠物犬，虽然对犬本身的救助作用不大，但是对犬的纪念层面具有着重要意义。

打造宠物犬的模型，皮肤、大小、质地以及材料都可以自行选择，不同的定制方式，价格当然会不尽相同，但是每一头宠物犬的塑像都十分可爱逼真。Facebook首席执行官马克·扎克伯格曾给它的宠物犬过了一个6岁的生日，送给它的生日礼物就是一个按照宠物犬本身3D打印技术打造的迷你模型。

随着基因技术的发展，也促生了3D打印技术基因复制公司，并且宣称利用3D打印基因技术生产定制活体宠物犬。但是基因技术改造务必受生理、伦理等的限制，因此这一项目能否施行还需要更深入的探讨。

综上所述，3D打印技术的运用，在犬类救助方面发挥的作用与日俱增，最大的优势在于因“犬”制宜，可以完美贴合。打造的装备可以辅助犬运动，保护犬、减少在战斗环境中受到伤害；打造完美贴合的骨骼替换物甚至是脏器，极大地缩短了手术所需的时间，提高手术成功率。相关技术的实际运用也将为人类医学提供有价值的信息，为个性化医疗的发展奠定基础。或许这就是3D打印技术的意义所在，能够帮助到大家，不管是动物还是我们人类，都是要让大家拥有更美好的生活。