3D打印技术：为个人定制合适的中耳骨解决听力减退问题

在耳内深处，有三颗米粒大小的耳骨，作用是协助传导来自鼓膜的声音。通常如果其中一块小耳骨损坏，可以由医生植入一个陶瓷或金属的替代品。但除非刚刚合适，不然它们很容易移位，造成更严重的听力减退。现今，研究者提出使用3D打印技术来为个人定制合适的中耳骨。目前植入陶瓷和金属的办法存在一个问题，即它们会在术中或术后移位。植入物还有可能被瘢痕组织覆盖，从而失去导音能力。这类手术的成功率仅在55%到75%之间。

杰夫瑞·D·赫希博士是位于巴尔的摩的马里兰大学医学院放射科助理教授，他受到3D打印人类假体（包括义肢）的启发，为什么不用这个办法试试制作耳内小骨呢？借助CT扫描，研究者得到三块耳骨的精确图谱，这三块耳骨有一个名字：“听小骨”，他们依此打印出准确的模型，安装到人体标本的耳内。

据赫希介绍，“三块小骨互相联结，形同链条；任一环失灵都会引起传导性听力减退。”研究者分别把三个人体标本，每个标本三个听小骨，拿掉中间那个听小骨。他们用CT扫描仪制图，再依此以树脂为原料用桌面3D打印机做出了一个简单的支柱。支柱两端呈杯形打开，恰好能卡进缺口。赫希请四位外科医生对人体标本和打印出来的小骨进行配对。“这就像故事里面金凤花姑娘看东西：这个太紧，那个太松”，赫希说。四位医生都做了正确的配对，“他们说就跟卡扣一样，刚刚好”，他进一步解释道。这项研究在北美放射学会的年会上得到了展示；论文最初发表于《医学3D打印》期刊上。

斯坦福大学罗伯特·杰克勒博士认为，这项研究是一个重要的概念性验证。杰克勒是一名耳科、耳神经科医生，专门研究耳部疑难杂症。他指出，一直以来，人们都把3D打印出来的中耳骨用于教授学生手术方法，但迄今还没有在临床病人身上用过。

注：网络配图

赫希和他的研究小组都忽略了一个问题：在手术期间，骨骼自身以及它与周围组织的关系会发生变化，杰克勒说。耳骨在受到感染之后通常会受到侵蚀，医生需要先做清理，那就意味着骨骼本身从术前到术中会有变化 。一个办法就是最终把扫描设备和打印机搬进手术室，以便在手术进行过程中制作专属的耳骨。

另外，打印材料必须具有生物相容性。它不能太重，并且需要有适当的振动特性，杰克勒强调，“如果它太有弹性、太松或是太重，那就对振动不利。同样的道理，用太坚实的材料，声音也传不过去。”

赫希坦言这项研究目前有不少局限。研究使用的人体是切割之后的局部标本，而非整个人的头部，故而扫描不具代表性；并且研究者并未在后期进行传导测试来检验修复后的耳骨能不能成功传导声音。让他激动异常的是未来的无限可能，这其中就包括设计多孔植入体，并把人体干细胞浸注其中；干细胞能够长出骨骼。“理论上说，如果植入浸有干细胞的假体，人体很有可能创生出一种以患者自身细胞为基础的永久假体。”他说。

赫希认为，打印耳骨只是假体打印浪潮中的一朵小浪花。“3D打印正在创造一场假体革命。未来任何人在任何时候需要任何植入物，都会是依据图像数据做出的专属、私人定制产品。”

来源：AIP InsideScience & 企鹅科学
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