3D打印 為患者“私人定制”

　　9月2日，美國廣播公司報道說(shuō)，美國醫生在佛羅里達州一家醫院借助3D打印技術(shù)，成功分離了一對連體女?huà)?。兩個(gè)嬰兒的肝臟、隔膜、胸骨和心臟連在了一起，手術(shù)極為復雜，醫生們事先通過(guò)3D打印技術(shù)同比例制作出兩個(gè)嬰兒心臟的模型以觀(guān)察其結構，并進(jìn)行模擬手術(shù)練習，耗時(shí)數小時(shí)完成手術(shù)，目前雙胞胎狀況良好。

　　近年來(lái)3D打印技術(shù)所觸及的領(lǐng)域越來(lái)越廣，從螺絲釘、玩具、房子到假肢、牙齒，甚至在手術(shù)前，你就能見(jiàn)到受傷骨頭和人體器官組織的3D模型!3D打印技術(shù)進(jìn)軍醫療領(lǐng)域，實(shí)現了手術(shù)的“私人定制”，幫助醫生突破以往的困難，“完成過(guò)去想都不敢想的手術(shù)”。

　　“私人定制”突破“不可能”

　　如今，3D打印技術(shù)不僅能打印出與患者完全匹配的仿真器官，在進(jìn)行復雜的手術(shù)比如切除骨腫瘤時(shí)，還可直接打印出植入患者體內的骨骼假體，重建腫瘤切除后骨缺損部位。而且，3D打印可以使醫生更直觀(guān)地了解患者解剖結構，對將要做的手術(shù)做到心中有數。

　　中國工程院院士、骨科專(zhuān)家戴尅戎認為，“3D打印應用于醫療正帶來(lái)巨大變革。”他舉例說(shuō)，“臨床上人工關(guān)節一般會(huì )分成五六個(gè)大小不同的型號，每年上百萬(wàn)人做人工關(guān)節手術(shù)，讓流水線(xiàn)制作出的少量型號來(lái)滿(mǎn)足所有患者需要是不太可能的，病人只能‘將就’著(zhù)用。3D打印能使‘量身定制’真正成為可能。”

　　今年6月15日，北京大學(xué)第三醫院宣布世界首個(gè)金屬3D打印定制19厘米人造脊椎植入順利完成。這也標志著(zhù)中國3D打印技術(shù)正式開(kāi)啟人工椎體時(shí)代?；颊咴壬加袗盒阅[瘤脊索瘤，其胸椎和腰椎共五節脊柱都受到了侵蝕，只能通過(guò)手術(shù)把五節椎體上的腫瘤全部切干凈。以往常用圓柱形的鈦網(wǎng)內填入自體或異體碎骨作為椎體間支撐器材，但鈦網(wǎng)一旦移位就會(huì )壓迫脊髓，導致患者癱瘓。而3D打印可制造出與患者五節脊椎形態(tài)、長(cháng)度相仿的人工椎體，不僅能夠匹配脊柱“S”形的生理曲線(xiàn)，還能通過(guò)人工椎體類(lèi)似人體骨頭中的骨小梁的微孔，使相鄰正常脊椎的骨細胞可以長(cháng)入其中，最終實(shí)現骨融合，讓患者可以和正常人一樣。

　　今年5月，上海兒童醫學(xué)中心運用3D打印技術(shù)為一個(gè)8月齡男童實(shí)施了“頭骨拼圖”。這是一次狹顱癥矯治，3D打印技術(shù)不僅為手術(shù)方案提供了精準的實(shí)物模型，而且通過(guò)提前測量患兒父母面部數據，為患兒塑形后的面容體現父母特征提供了依據。

　　今年4月，中山大學(xué)孫逸仙紀念醫院接手了一個(gè)“過(guò)去不敢想象的手術(shù)。”患者被確診為巨大頸靜脈球瘤，腫瘤位置特殊，壓迫著(zhù)患者的右側三叉神經(jīng)、面神經(jīng)、聽(tīng)神經(jīng)及舌咽、舌下神經(jīng)等多條重要顱神經(jīng)，“隨時(shí)有突然呼吸、心跳驟停的危險”。面對這樣難度大、并發(fā)癥多、風(fēng)險高的手術(shù)，3D打印幫了大忙。醫生將患者的顱底腫瘤及周?chē)M織等按原型1：1比例打印出來(lái)，按照模型商定手術(shù)入路、切除范圍等。“在盡可能切除腫瘤的同時(shí)，最大限度地保護周?chē)＝M織，降低了并發(fā)癥和后遺癥的發(fā)生率”。

　　去年8月，南京兒童醫院利用3D打印對一個(gè)九個(gè)月大的寶寶的心臟進(jìn)行了“補心術(shù)”，這是國內給孩子心臟手術(shù)運用3D打印技術(shù)的首例。生命垂危的小患者心臟上破了5個(gè)洞，超聲無(wú)法明確小患者心臟洞口全貌。于是醫生運用3D技術(shù)打印了一個(gè)同樣比例的心臟模型來(lái)對洞口進(jìn)行詳細研究，得出精確的方案，成功挽救了小患者的生命。

　　去年6月，復旦大學(xué)附屬兒科醫院借助3D打印技術(shù)的精準輔助，成功地為江西臀部連體女?huà)胱隽朔蛛x手術(shù)。連體兒為臀部軟組織、骶尾骨、椎管相連，共用一個(gè)肛門(mén)。醫院使用3D打印技術(shù)等比例地還原了患兒臀部連體的脊柱、皮膚融合的情況，直觀(guān)地展現了患兒骨性連接、皮膚連接的部位和程度，虛擬地進(jìn)行術(shù)前切割和皮瓣翻轉，為手術(shù)方案的設計和改進(jìn)提供了極大的幫助。兩名“分體”成功的小姐妹長(cháng)大后有望像正常人一樣生活，且不影響生育。

　　除此之外，3D打印指導全國首例“母子拼肝”手術(shù)、首例3D打印全肩關(guān)節置換術(shù)、首例“定制”3D打印頸椎手術(shù)、首例3D打印輔助脊柱截骨手術(shù)、中國首個(gè)3D打印人體植入物獲批……利用3D打印技術(shù)幫助醫生攻克復雜手術(shù)的經(jīng)典案例數不勝數。醫學(xué)上的一個(gè)個(gè)成功案例，也讓我們看到3D打印技術(shù)對生命和健康的保護越來(lái)越成熟。

　　醫用3D打印尚存在不足

　　國家食品藥品監督管理總局注冊認證的3D打印人工椎體研究團隊負責人、北京大學(xué)第三醫院骨科主任劉忠軍等專(zhuān)家認為，3D打印在現階段屬于新興技術(shù)，目前世界各國在3D打印醫療科技創(chuàng )新產(chǎn)品的研發(fā)領(lǐng)域，處于同一平臺高度。

　　3D打印作為一個(gè)跨學(xué)科的新興領(lǐng)域，在醫療上的應用不僅涉及醫學(xué)，還可能涉及化學(xué)、物理、計算機、自動(dòng)化等學(xué)科，目前還需要更充分地融合。到目前為止，在3D打印器官方面，出現了很多“半成功”案例。之所以說(shuō)“半成功”，是因為它們大多數無(wú)法正常工作，或者僅僅只能存活幾天時(shí)間。

　　3D打印在醫療領(lǐng)域的初步應用已顛覆了人們對現有醫療的認識，不少?lài)乙餐度氪罅咳肆ξ锪Πl(fā)展3D打印技術(shù)在醫療領(lǐng)域的應用，但醫療安全不可忽視。目前3D打印產(chǎn)品主要為應用于人體或長(cháng)期植入人體的輔助工具，打印材料有塑料類(lèi)、金屬類(lèi)及生物材料等多種，一旦應用失當，可能危及患者生命，造成醫療事故。北京工業(yè)大學(xué)激光工程學(xué)院陳繼民教授表示，目前的醫療行業(yè)應用到3D打印的僅僅是“皮毛”， 誤差風(fēng)險依然存在。骨科專(zhuān)家戴尅戎說(shuō)：“3D打印應用于醫學(xué)還只是開(kāi)始，在發(fā)展過(guò)程中要非常小心，做好監管工作，不能輕易打印出個(gè)東西就往身上裝。3D打印的前景無(wú)比美好，但我們不能任意使用。”

　　此外，多位業(yè)內專(zhuān)家提出，3D打印科技創(chuàng )新產(chǎn)品制作工藝較新，目前尚缺乏相應評估標準，傳統評審模式難以對其作出科學(xué)、客觀(guān)、合理的評價(jià)，這些因素使3D打印醫療科技創(chuàng )新產(chǎn)品在審批過(guò)程中遇到嚴重阻礙。全國人大代表劉忠軍近年來(lái)多次在全國兩會(huì )上提出：成立專(zhuān)門(mén)機構，審批3D打印醫療科技創(chuàng )新產(chǎn)品。3D打印技術(shù)的再生醫學(xué)組織工程已經(jīng)成為全球生命科學(xué)中最活躍的發(fā)展領(lǐng)域及科技競爭的焦點(diǎn)，我國也積極跟進(jìn)，相繼出臺政策，只要有相關(guān)知識產(chǎn)權就可以申請綠色通道。在高科技時(shí)代，掌握關(guān)鍵技術(shù)就獲得了生命科學(xué)前沿技術(shù)的制高點(diǎn)，3D打印醫療科技創(chuàng )新產(chǎn)品的研發(fā)，或可成為我國醫療水平相關(guān)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的難得契機。

　　打印活細胞還遠嗎

　　隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步升級，3D打印有著(zhù)日益豐富的“層次”，有用在人體外的，有用在人體內的，有打印組織工程支架的，有用活細胞打印的……再生醫學(xué)研究專(zhuān)家趙小文認為，3D打印在醫療健康行業(yè)有革命性的五個(gè)生命階梯，分別是：無(wú)生命體、簡(jiǎn)單生命特征、活性組織、復雜組織器官、完整生命體。

　　“3D打印技術(shù)在醫學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)一步應用，將是直接打印人體組織和器官。”南方醫科大學(xué)第三附屬醫院院長(cháng)蔡道章指出，這一技術(shù)很有可能也是在骨科率先得到突破。“因為骨和軟骨結構相對簡(jiǎn)單，由骨細胞或軟骨細胞、基質(zhì)構成，打印起來(lái)較為容易。”他表示，未來(lái)不僅可以打印出人工骨或軟骨，甚至可以打印出肝臟等復雜器官。

　　目前，在生物3D打印的探索中，不僅可以在實(shí)驗中“打印”出軟骨組織，還可成功“打印”出供醫學(xué)研究用的腎臟組織，甚至培育出能自發(fā)跳動(dòng)一段時(shí)間的心臟肌肉，這為3D打印在醫療領(lǐng)域的發(fā)展展示了令人欣喜的前景。那么，這些試驗品變成真正可用的器官進(jìn)行臨床移植，究竟還有多遠?

　　國際學(xué)術(shù)權威刊物《自然生物科技》雜志曾發(fā)表論文稱(chēng)，3D打印出的耳朵移植到小鼠體內后的兩個(gè)月，耳朵不僅保持正常形狀，而且還生成了適當的軟骨組織。打印的組織能夠植入體內正常生長(cháng)的實(shí)驗說(shuō)明，離打印出替代性的人體組織或器官進(jìn)行移植又更近了一步。

　　今年7月，比利時(shí)醫生制作出世界首個(gè)3D打印義眼。義眼制造由于需求較少均為手工制作，而一個(gè)國家往往只有幾個(gè)專(zhuān)科醫生有能力制造義眼，制作過(guò)程極為復雜：虹膜需要用手工描繪，以便與另一只眼睛匹配，為鞏膜選擇合適的白色難度也很大，小血管通常使用微小的紅棉花線(xiàn)來(lái)仿造。眼窩的傳統測量方法是使用一種藻酸鹽模具，同時(shí)會(huì )給患者眼窩部嬌嫩的組織施加很大的壓力，整個(gè)過(guò)程非常耗時(shí)。比利時(shí)魯汶大學(xué)學(xué)術(shù)醫院的專(zhuān)家們使用計算機輔助設計和3D打印技術(shù)，為一位68歲的男性患者開(kāi)發(fā)出世界上第一個(gè)特制3D打印義眼，制造成本只有1300歐元。

　　專(zhuān)家表示，我國等待角膜、肝臟或腎臟移植的患者很多，但只有極少數能獲得移植，3D打印技術(shù)有望在未來(lái)扭轉這種局面。