3D打印 為患者“私人定制”

　　9月2日，美國(guó)廣播公司報(bào)道說，美國(guó)醫(yī)生在佛羅里達(dá)州一家醫(yī)院借助3D打印技術(shù)，成功分離了一對(duì)連體女嬰。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(fù)雜，醫(yī)生們事先通過3D打印技術(shù)同比例制作出兩個(gè)嬰兒心臟的模型以觀察其結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行模擬手術(shù)練習(xí)，耗時(shí)數(shù)小時(shí)完成手術(shù)，目前雙胞胎狀況良好。

　　近年來3D打印技術(shù)所觸及的領(lǐng)域越來越廣，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(yī)療領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了手術(shù)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(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(fù)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(nèi)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(jié)構(gòu)，對(duì)將要做的手術(shù)做到心中有數(shù)。

　　中國(guó)工程院院士、骨科專家戴尅戎認(rèn)為，“3D打印應(yīng)用于醫(yī)療正帶來巨大變革。”他舉例說，“臨床上人工關(guān)節(jié)一般會(huì)分成五六個(gè)大小不同的型號(hào)，每年上百萬人做人工關(guān)節(jié)手術(shù)，讓流水線制作出的少量型號(hào)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(xué)第三醫(yī)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(biāo)志著中國(guó)3D打印技術(shù)正式開啟人工椎體時(shí)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(shù)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(wǎng)內(nèi)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(dǎo)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(zhǎng)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(xì)胞可以長(zhǎng)入其中，最終實(shí)現(xiàn)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(xué)中心運(yùn)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(zhǔn)的實(shí)物模型，而且通過提前測(cè)量患兒父母面部數(shù)據(jù)，為患兒塑形后的面容體現(xiàn)父母特征提供了依據(jù)。

　　今年4月，中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院接手了一個(gè)“過去不敢想象的手術(shù)。”患者被確診為巨大頸靜脈球瘤，腫瘤位置特殊，壓迫著患者的右側(cè)三叉神經(jīng)、面神經(jīng)、聽神經(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(xiǎn)”。面對(duì)這樣難度大、并發(fā)癥多、風(fēng)險(xiǎn)高的手術(shù)，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(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(hù)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(duì)一個(gè)九個(gè)月大的寶寶的心臟進(jìn)行了“補(bǔ)心術(shù)”，這是國(guó)內(nèi)給孩子心臟手術(shù)運(yùn)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，超聲無法明確小患者心臟洞口全貌。于是醫(yī)生運(yùn)用3D技術(shù)打印了一個(gè)同樣比例的心臟模型來對(duì)洞口進(jìn)行詳細(xì)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(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院借助3D打印技術(shù)的精準(zhǔn)輔助，成功地為江西臀部連體女嬰做了分離手術(shù)。連體兒為臀部軟組織、骶尾骨、椎管相連，共用一個(gè)肛門。醫(yī)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，直觀地展現(xiàn)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(zhuǎn)，為手術(shù)方案的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了極大的幫助。兩名“分體”成功的小姐妹長(zhǎng)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(dǎo)全國(guó)首例“母子拼肝”手術(shù)、首例3D打印全肩關(guān)節(jié)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(guó)首個(gè)3D打印人體植入物獲批……利用3D打印技術(shù)幫助醫(yī)生攻克復(fù)雜手術(shù)的經(jīng)典案例數(shù)不勝數(shù)。醫(yī)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(duì)生命和健康的保護(hù)越來越成熟。

　　醫(yī)用3D打印尚存在不足

　　國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局注冊(cè)認(rèn)證的3D打印人工椎體研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科主任劉忠軍等專家認(rèn)為，3D打印在現(xiàn)階段屬于新興技術(shù)，目前世界各國(guó)在3D打印醫(yī)療科技創(chuàng)新產(chǎn)品的研發(fā)領(lǐng)域，處于同一平臺(tái)高度。

　　3D打印作為一個(gè)跨學(xué)科的新興領(lǐng)域，在醫(yī)療上的應(yīng)用不僅涉及醫(yī)學(xué)，還可能涉及化學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)、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(xiàn)了很多“半成功”案例。之所以說“半成功”，是因?yàn)樗鼈兇蠖鄶?shù)無法正常工作，或者僅僅只能存活幾天時(shí)間。

　　3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的初步應(yīng)用已顛覆了人們對(duì)現(xiàn)有醫(yī)療的認(rèn)識(shí)，不少國(guó)家也投入大量人力物力發(fā)展3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，但醫(yī)療安全不可忽視。目前3D打印產(chǎn)品主要為應(yīng)用于人體或長(zhǎng)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(yīng)用失當(dāng)，可能危及患者生命，造成醫(yī)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(yī)療行業(yè)應(yīng)用到3D打印的僅僅是“皮毛”， 誤差風(fēng)險(xiǎn)依然存在。骨科專家戴尅戎說：“3D打印應(yīng)用于醫(yī)學(xué)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(gè)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(nèi)專家提出，3D打印科技創(chuàng)新產(chǎn)品制作工藝較新，目前尚缺乏相應(yīng)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)評(píng)審模式難以對(duì)其作出科學(xué)、客觀、合理的評(píng)價(jià)，這些因素使3D打印醫(yī)療科技創(chuàng)新產(chǎn)品在審批過程中遇到嚴(yán)重阻礙。全國(guó)人大代表劉忠軍近年來多次在全國(guó)兩會(huì)上提出：成立專門機(jī)構(gòu)，審批3D打印醫(yī)療科技創(chuàng)新產(chǎn)品。3D打印技術(shù)的再生醫(yī)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(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，我國(guó)也積極跟進(jìn)，相繼出臺(tái)政策，只要有相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)就可以申請(qǐng)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(yī)療科技創(chuàng)新產(chǎn)品的研發(fā)，或可成為我國(guó)醫(yī)療水平相關(guān)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的難得契機(jī)。

　　打印活細(xì)胞還遠(yuǎn)嗎

　　隨著技術(shù)進(jìn)步升級(jí)，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(nèi)的，有打印組織工程支架的，有用活細(xì)胞打印的……再生醫(yī)學(xué)研究專家趙小文認(rèn)為，3D打印在醫(yī)療健康行業(yè)有革命性的五個(gè)生命階梯，分別是：無生命體、簡(jiǎn)單生命特征、活性組織、復(fù)雜組織器官、完整生命體。

　　“3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用，將是直接打印人體組織和器官。”南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院院長(zhǎng)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?yàn)楣呛蛙浌墙Y(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，由骨細(xì)胞或軟骨細(xì)胞、基質(zhì)構(gòu)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(fù)雜器官。

　　目前，在生物3D打印的探索中，不僅可以在實(shí)驗(yàn)中“打印”出軟骨組織，還可成功“打印”出供醫(yī)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(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展展示了令人欣喜的前景。那么，這些試驗(yàn)品變成真正可用的器官進(jìn)行臨床移植，究竟還有多遠(yuǎn)?

　　國(guó)際學(xué)術(shù)權(quán)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(nèi)后的兩個(gè)月，耳朵不僅保持正常形狀，而且還生成了適當(dāng)?shù)能浌墙M織。打印的組織能夠植入體內(nèi)正常生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)說明，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(yī)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(guó)家往往只有幾個(gè)?？漆t(yī)生有能力制造義眼，制作過程極為復(fù)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(cè)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)過程非常耗時(shí)。比利時(shí)魯汶大學(xué)學(xué)術(shù)醫(yī)院的專家們使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和3D打印技術(shù)，為一位68歲的男性患者開發(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。

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