3D打印的医学应用：耳朵脊柱啥都能打

3D打印的医学应用：耳朵脊柱啥都能打

戴尅戎

3D打印的医学应用：耳朵脊柱啥都能打

刘忠军

3D打印的医学应用：耳朵脊柱啥都能打

3D打印的医学应用：耳朵脊柱啥都能打

●缩短康复时间，降低医疗成本，还可能解决器官移植资源紧缺难题
●专家呼吁，研发设备，加快审批，才能让“中国制造”的产品具有竞争力
受访专家：
中国工程院院士、上海交通大学医学院附属第九人民医院原院长 戴尅戎
北京大学第三医院主任医师、教授、博士生导师 刘忠军
3D电影让我们对影视作品的感受更立体了。如今，3D打印也悄然走进人们的生活。小到立体照片、玩具汽车，大到波音飞机、月球基地，只要条件足够，都可能用机器打印出来。在医疗领域，研究者在打印身体各器官方面都有了很大突破，有些3D打印产品已经可以给患者带来便利。可以说，未来打印出具有“生命”的、可替换的人体器官将不再是梦想，这项技术也将让医疗市场更加广阔。
起步不晚，但主要跟着别人做
作为我国最早接触到这项技术的专家，中国工程院院士、上海交通大学医学院附属第九人民医院原院长戴尅戎教授介绍说，3D打印在上世纪80年代末就开始在国外使用，主要用在航天领域，医学中应用的比例仅20%~30%左右。戴尅戎和上海交大王成焘团队在上世纪80年代末就将此技术用于医疗，但由于当时打印机都是国外进口，相当于我们一直跟着别人在做。
2011年，美国维克森林大学的研究员安东尼·阿塔拉展示了3D打印肾脏的技术；美国普林斯顿大学的研究者，已能利用牛耳细胞在3D打印机中“打印”出人造耳朵。戴尅戎说：“这种技术结合了组织工程技术。目前，这种‘打印’出来的人体结构或组织，虽然具备外形或拥有部分力学性能的特点，但并不具备新陈代谢、造尿、造血、解毒等生理功能，还不能替代器官的作用。真正能打印的器官造福患者，将是3D打印未来最理想的发展方向。”
虽然目前的3D打印技术还达不到“器官移植”的高度，但10多年来，研究者一直没有停下脚步。戴尅戎告诉记者，从上世纪80年代开始，我国医生就开始在骨科应用这项技术，因为在这个领域运用相对容易。骨头主要起支撑作用，并构成关节，利用3D打印技术可替换某“一段”骨头或关节的功能。我国医生已能应用这项技术打造出与病骨一模一样的模型，医生可以在模型上进行模拟手术，和设计制造假体，并进行模拟安装和修正，最终制造出精确的个体化假体。
十几小时就能打印出脊椎
从2009年起，北京大学第三医院骨科率先开始对利用3D打印金属材质的骨骼进行研究。研究的牵头人、北京大学第三医院骨科主任刘忠军告诉记者，骨骼打印流程并不复杂，主要包括先将设计图形输入计算机，然后将金属粉末注入机器、高温熔化、成型、凝固、冷却。例如，医院如需要打印一节脊椎，就把设计图样传送给厂家，最快十几个小时后就可以拿到产品。
经过四年的努力，刘忠军带领的团队已经在脊柱及关节外科领域研发出十几个3D打印脊柱外科植入物，其中颈椎椎间融合器、颈椎人工椎体及人工髋臼关节三个产品，已经接近完成临床观察阶段，准备进行产品申报。刘忠军说，参加人体试验的主要是颈椎病和髋关节病患者，现在已有60多位患者在签署知情同意书后，植入了3D打印出的骨骼。他们分别接受了脊椎人工椎体植入、颈椎的椎间融合器植入和人工髋臼植入手术。目前结果乐观，短时间内，就可看到骨细胞已长进打印骨骼的孔隙里。
对于目前3D打印技术在骨科的应用，戴尅戎说：“如果需要，现在我们可对四肢所有关节、骨头进行定制，从而制造出个性化的假体。”目前戴尅戎团队应用最多的是为骨盆肿瘤病人制作假体，以修复因肿瘤切除遗留下来的骨盆巨大缺损，重建病人站立和行走功能。据了解，现在已有数百例病人在3D打印技术的帮助下制作了不同部位的个体化骨关节修复假体，并取得成功。
如今，在国内医院中，3D打印技术除了用于骨科外，还辅助整形修复外科、口腔科、眼科的医生制作塑料模型，在给患者修复颅骨、修整下巴、重塑颧骨、眼眶等部位时派上用场。
加快康复，有助降低医疗成本
3D打印技术在骨科的应用受到了越来越多患者和医生的肯定。刘忠军告诉记者，与传统技术相比，3D打印的金属骨骼具有两大优势。一是想做什么形状的骨骼都可以。刘忠军说，人体骨骼中形状最怪异的要数颈椎第一节和第二节，如果医生要将患者这里的骨肿瘤切除，为了支撑和固定，需要一个内植物填充。传统方法是在切除部位放入钛网，然后从患者身体其他部位取出部分骨头填充进去，再用钢板和钢钉固定，让它慢慢生长。但通过长期临床观察发现，这种填充方法效果并不好。有了3D打印技术后，医生就可以直接生产出同一形状、体积的内植物，填充到缺损部位里面，上下用螺钉固定，非常牢固。第二个优势是，不仅解剖形态可以完全恢复，打印出的植入物还带有可供骨头长入的金属孔隙，它们像海绵一样可以将周边的骨头吸引进来，使真骨与假骨之间结成牢固的一体，有助于缩短患者的恢复期。康复加快，有利于节省患者的医疗成本。
很多人担心，3D打印骨骼会不会很贵。刘忠军表示，目前3D打印骨骼暂未正式运用到临床，还没有确切价格。但大体上，用3D打印生产出的产品与传统工艺产品相比，成本不会增加，甚至可能降低。因为从技术特性上来看，所用材料和传统工序完全一样，但工艺变简单，只有一道工序，且不需要仓储。
戴尅戎也表示，3D打印将节省大量时间，不用再像以往一样根据模型制作假体，再把石膏模型送到工厂完成定制医疗装置，一般需要数月时间，而3D打印可在医院内完成制作，只需要数小时。并且由于材料使用率高，生产一件产品和大量同产品的单价几乎无差别。
3D打印技术带来的作用远远不止这些。戴尅戎反复强调说，3D打印技术给人类生活带来巨大变化，生活方式也因此悄然改变。第一次工业革命开始了城市化进程，第二次工业革命使城市化速度加快，而以3D打印技术为代表的第三次工业革命，说不定会反过来掀起“反城市化”趋势。若干年后，大规模的流水线制造模式极可能逐步走向终结，个性化的模式将受到推崇。今后大多数医院可能会配备3D打印机，以制造各种可拯救病人生命的特定装置。
审批慢制约了上市速度
目前，我国3D打印技术在医疗方面的研究已经取得了一定的成果，但要真正完全应用到市场，让更多患者受益，还存在不少困扰。
刘忠军表示，在3D打印技术上市过程中，审批流程成了影响上市速度的瓶颈。“我们骨科很早就开始做相关的研究和产品设计，研究论文也是最早在国际权威期刊上发表的，这说明我们是走在前面的。但直到现在，产品还没能注册，还没有上市。可去年10月份，美国已经有一个与我们类似的产品上市了，这说明他们不是研究更靠前，而是上市更靠前。不可否认，凡是放在人体内的东西，涉及到健康，我们一定要高度重视。但可以在保证安全的情况下，让创新成果能够有更快的通道，与国际竞争。我们的东西如果先上市，把它形成产品，那就是中国制造，甚至可以把它推到国外去。”
此外，3D打印的个体化定制产品目前在我国还没有途径申请审批，也无相关产品的规范。但在欧美等国，已有了很规范的定制化产品管理方式。
戴尅戎认为，我国要发展3D打印技术，首先要鼓励发展拥有自主产权的3D打印机。“目前核心技术都在国外，我们用的都是他们淘汰的机器，只能一直跟着别人的步伐。”第二是加强计算机辅助设计人才的培养；最后则是政策上的支持，比如鼓励使用并推广这项新技术，并且在过程中严控质量。刘忠军则希望国家能够统筹规划，比如像美国一样建立一个或数个3D打印研究中心，利用更大的平台，让各个领域都开发3D打印产品。
对于未来3D打印技术的发展，专家都十分期待。刘忠军认为，3D产品不可能代替全部的传统产品，只是利用优势替代传统工艺不足的部分，但从目前的效果来看，替代的比例和作用是巨大的，前景非常广阔。
戴尅戎说，未来3D打印的另一个重点将在生物打印。“墨水”中含细胞和生长因子，产品经体外和体内培育，形成有生理功能的组织结构。“我们可以想象，未来3D生物打印可能成为普遍的医疗模式。目前我国有50万人等待肝移植，只有5000人能得到；40万人在等待肾脏，只有3000人能获得；还有30万人等待角膜移植，也只有3000人有机会等到，而通过3D打印制造器官，就可能解除移植器官资源紧缺的难题。”戴尅戎满怀信心地9说。
（来源于中国3D打印网）