3D打印 為患者“私人定制”

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

　　近年來3D打印技術所觸及的領域越來越廣，從螺絲釘、玩具、房子到假肢、牙齒，甚至在手術前，你就能見到受傷骨頭和人體器官組織的3D模型!3D打印技術進軍醫(yī)療領域，實現了手術的“私人定制”，幫助醫(yī)生突破以往的困難，“完成過去想都不敢想的手術”。

　　“私人定制”突破“不可能”

　　如今，3D打印技術不僅能打印出與患者完全匹配的仿真器官，在進行復雜的手術比如切除骨腫瘤時，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(yī)生更直觀地了解患者解剖結構，對將要做的手術做到心中有數。

　　中國工程院院士、骨科專家戴尅戎認為，“3D打印應用于醫(yī)療正帶來巨大變革。”他舉例說，“臨床上人工關節(jié)一般會分成五六個大小不同的型號，每年上百萬人做人工關節(jié)手術，讓流水線制作出的少量型號來滿足所有患者需要是不太可能的，病人只能‘將就’著用。3D打印能使‘量身定制’真正成為可能。”

　　今年6月15日，北京大學第三醫(yī)院宣布世界首個金屬3D打印定制19厘米人造脊椎植入順利完成。這也標志著中國3D打印技術正式開啟人工椎體時代。患者袁先生患有惡性腫瘤脊索瘤，其胸椎和腰椎共五節(jié)脊柱都受到了侵蝕，只能通過手術把五節(jié)椎體上的腫瘤全部切干凈。以往常用圓柱形的鈦網內填入自體或異體碎骨作為椎體間支撐器材，但鈦網一旦移位就會壓迫脊髓，導致患者癱瘓。而3D打印可制造出與患者五節(jié)脊椎形態(tài)、長度相仿的人工椎體，不僅能夠匹配脊柱“S”形的生理曲線，還能通過人工椎體類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入其中，最終實現骨融合，讓患者可以和正常人一樣。

　　今年5月，上海兒童醫(yī)學中心運用3D打印技術為一個8月齡男童實施了“頭骨拼圖”。這是一次狹顱癥矯治，3D打印技術不僅為手術方案提供了精準的實物模型，而且通過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，中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院接手了一個“過去不敢想象的手術。”患者被確診為巨大頸靜脈球瘤，腫瘤位置特殊，壓迫著患者的右側三叉神經、面神經、聽神經及舌咽、舌下神經等多條重要顱神經，“隨時有突然呼吸、心跳驟停的危險”。面對這樣難度大、并發(fā)癥多、風險高的手術，3D打印幫了大忙。醫(yī)生將患者的顱底腫瘤及周圍組織等按原型1：1比例打印出來，按照模型商定手術入路、切除范圍等。“在盡可能切除腫瘤的同時，最大限度地保護周圍正常組織，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(yī)院利用3D打印對一個九個月大的寶寶的心臟進行了“補心術”，這是國內給孩子心臟手術運用3D打印技術的首例。生命垂危的小患者心臟上破了5個洞，超聲無法明確小患者心臟洞口全貌。于是醫(yī)生運用3D技術打印了一個同樣比例的心臟模型來對洞口進行詳細研究，得出精確的方案，成功挽救了小患者的生命。

　　去年6月，復旦大學附屬兒科醫(yī)院借助3D打印技術的精準輔助，成功地為江西臀部連體女嬰做了分離手術。連體兒為臀部軟組織、骶尾骨、椎管相連，共用一個肛門。醫(yī)院使用3D打印技術等比例地還原了患兒臀部連體的脊柱、皮膚融合的情況，直觀地展現了患兒骨性連接、皮膚連接的部位和程度，虛擬地進行術前切割和皮瓣翻轉，為手術方案的設計和改進提供了極大的幫助。兩名“分體”成功的小姐妹長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、首例3D打印全肩關節(jié)置換術、首例“定制”3D打印頸椎手術、首例3D打印輔助脊柱截骨手術、中國首個3D打印人體植入物獲批……利用3D打印技術幫助醫(yī)生攻克復雜手術的經典案例數不勝數。醫(yī)學上的一個個成功案例，也讓我們看到3D打印技術對生命和健康的保護越來越成熟。

　　醫(yī)用3D打印尚存在不足

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

　　3D打印作為一個跨學科的新興領域，在醫(yī)療上的應用不僅涉及醫(yī)學，還可能涉及化學、物理、計算機、自動化等學科，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“半成功”，是因為它們大多數無法正常工作，或者僅僅只能存活幾天時間。

　　3D打印在醫(yī)療領域的初步應用已顛覆了人們對現有醫(yī)療的認識，不少國家也投入大量人力物力發(fā)展3D打印技術在醫(yī)療領域的應用，但醫(yī)療安全不可忽視。目前3D打印產品主要為應用于人體或長期植入人體的輔助工具，打印材料有塑料類、金屬類及生物材料等多種，一旦應用失當，可能危及患者生命，造成醫(yī)療事故。北京工業(yè)大學激光工程學院陳繼民教授表示，目前的醫(yī)療行業(yè)應用到3D打印的僅僅是“皮毛”， 誤差風險依然存在。骨科專家戴尅戎說：“3D打印應用于醫(yī)學還只是開始，在發(fā)展過程中要非常小心，做好監(jiān)管工作，不能輕易打印出個東西就往身上裝。3D打印的前景無比美好，但我們不能任意使用。”

　　此外，多位業(yè)內專家提出，3D打印科技創(chuàng)新產品制作工藝較新，目前尚缺乏相應評估標準，傳統(tǒng)評審模式難以對其作出科學、客觀、合理的評價，這些因素使3D打印醫(yī)療科技創(chuàng)新產品在審批過程中遇到嚴重阻礙。全國人大代表劉忠軍近年來多次在全國兩會上提出：成立專門機構，審批3D打印醫(yī)療科技創(chuàng)新產品。3D打印技術的再生醫(yī)學組織工程已經成為全球生命科學中最活躍的發(fā)展領域及科技競爭的焦點，我國也積極跟進，相繼出臺政策，只要有相關知識產權就可以申請綠色通道。在高科技時代，掌握關鍵技術就獲得了生命科學前沿技術的制高點，3D打印醫(yī)療科技創(chuàng)新產品的研發(fā)，或可成為我國醫(yī)療水平相關產業(yè)迅速發(fā)展的難得契機。

　　打印活細胞還遠嗎

　　隨著技術進步升級，3D打印有著日益豐富的“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(yī)學研究專家趙小文認為，3D打印在醫(yī)療健康行業(yè)有革命性的五個生命階梯，分別是：無生命體、簡單生命特征、活性組織、復雜組織器官、完整生命體。

　　“3D打印技術在醫(yī)學領域的進一步應用，將是直接打印人體組織和器官。”南方醫(yī)科大學第三附屬醫(yī)院院長蔡道章指出，這一技術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單，由骨細胞或軟骨細胞、基質構成，打印起來較為容易。”他表示，未來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，不僅可以在實驗中“打印”出軟骨組織，還可成功“打印”出供醫(yī)學研究用的腎臟組織，甚至培育出能自發(fā)跳動一段時間的心臟肌肉，這為3D打印在醫(yī)療領域的發(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行臨床移植，究竟還有多遠?

　　國際學術權威刊物《自然生物科技》雜志曾發(fā)表論文稱，3D打印出的耳朵移植到小鼠體內后的兩個月，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的實驗說明，離打印出替代性的人體組織或器官進行移植又更近了一步。

　　今年7月，比利時醫(yī)生制作出世界首個3D打印義眼。義眼制造由于需求較少均為手工制作，而一個國家往往只有幾個?？漆t(yī)生有能力制造義眼，制作過程極為復雜：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來仿造。眼窩的傳統(tǒng)測量方法是使用一種藻酸鹽模具，同時會給患者眼窩部嬌嫩的組織施加很大的壓力，整個過程非常耗時。比利時魯汶大學學術醫(yī)院的專家們使用計算機輔助設計和3D打印技術，為一位68歲的男性患者開發(fā)出世界上第一個特制3D打印義眼，制造成本只有1300歐元。

　　專家表示，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打印技術有望在未來扭轉這種局面。