3D打印 为患者“私人定制”

　　9月2日，美国广播公司报道说，美国医生在佛罗里达州一家医院借助技术，成功分离了一对连体女婴。两个婴儿的肝脏、隔膜、胸骨和心脏连在了一起，手术极为复杂，医生们事先通过技术同比例制作出两个婴儿心脏的模型以观察其结构，并进行模拟手术练习，耗时数小时完成手术，目前双胞胎状况良好。

　　近年来技术所触及的领域越来越广，从螺丝钉、玩具、房子到假肢、牙齿，甚至在手术前，你就能见到受伤骨头和人体器官组织的3D模型!3D打印技术进军医疗领域，实现了手术的“私人定制”，帮助医生突破以往的困难，“完成过去想都不敢想的手术”。

　　“私人定制”突破“不可能”

　　如今，3D打印技术不仅能打印出与患者完全匹配的仿真器官，在进行复杂的手术比如切除骨肿瘤时，还可直接打印出植入患者体内的骨骼假体，重建肿瘤切除后骨缺损部位。而且，3D打印可以使医生更直观地了解患者解剖结构，对将要做的手术做到心中有数。

　　中国工程院院士、骨科专家戴尅戎认为，“3D打印应用于医疗正带来巨大变革。”他举例说，“临床上人工关节一般会分成五六个大小不同的型号，每年上百万人做人工关节手术，让流水线制作出的少量型号来满足所有患者需要是不太可能的，病人只能‘将就’着用。3D打印能使‘量身定制’真正成为可能。”

　　今年6月15日，北京大学第三医院宣布世界首个金属3D打印定制19厘米人造脊椎植入顺利完成。这也标志着中国3D打印技术正式开启人工椎体时代。患者袁先生患有恶性肿瘤脊索瘤，其胸椎和腰椎共五节脊柱都受到了侵蚀，只能通过手术把五节椎体上的肿瘤全部切干净。以往常用圆柱形的钛网内填入自体或异体碎骨作为椎体间支撑器材，但钛网一旦移位就会压迫脊髓，导致患者瘫痪。而3D打印可制造出与患者五节脊椎形态、长度相仿的人工椎体，不仅能够匹配脊柱“S”形的生理曲线，还能通过人工椎体类似人体骨头中的骨小梁的微孔，使相邻正常脊椎的骨细胞可以长入其中，最终实现骨融合，让患者可以和正常人一样。

　　今年5月，上海儿童医学中心运用3D打印技术为一个8月龄男童实施了“头骨拼图”。这是一次狭颅症矫治，3D打印技术不仅为手术方案提供了精准的实物模型，而且通过提前测量患儿父母面部数据，为患儿塑形后的面容体现父母特征提供了依据。

　　今年4月，中山大学孙逸仙纪念医院接手了一个“过去不敢想象的手术。”患者被确诊为巨大颈静脉球瘤，肿瘤位置特殊，压迫着患者的右侧三叉神经、面神经、听神经及舌咽、舌下神经等多条重要颅神经，“随时有突然呼吸、心跳骤停的危险”。面对这样难度大、并发症多、风险高的手术，3D打印帮了大忙。医生将患者的颅底肿瘤及周围组织等按原型1：1比例打印出来，按照模型商定手术入路、切除范围等。“在尽可能切除肿瘤的同时，最大限度地保护周围正常组织，降低了并发症和后遗症的发生率”。

　　去年8月，南京儿童医院利用3D打印对一个九个月大的宝宝的心脏进行了“补心术”，这是国内给孩子心脏手术运用3D打印技术的首例。生命垂危的小患者心脏上破了5个洞，超声无法明确小患者心脏洞口全貌。于是医生运用3D技术打印了一个同样比例的心脏模型来对洞口进行详细研究，得出精确的方案，成功挽救了小患者的生命。

　　去年6月，复旦大学附属儿科医院借助3D打印技术的精准辅助，成功地为江西臀部连体女婴做了分离手术。连体儿为臀部软组织、骶尾骨、椎管相连，共用一个肛门。医院使用3D打印技术等比例地还原了患儿臀部连体的脊柱、皮肤融合的情况，直观地展现了患儿骨性连接、皮肤连接的部位和程度，虚拟地进行术前切割和皮瓣翻转，为手术方案的设计和改进提供了极大的帮助。两名“分体”成功的小姐妹长大后有望像正常人一样生活，且不影响生育。

　　除此之外，3D打印指导全国首例“母子拼肝”手术、首例3D打印全肩关节置换术、首例“定制”3D打印颈椎手术、首例3D打印辅助脊柱截骨手术、中国首个3D打印人体植入物获批……利用3D打印技术帮助医生攻克复杂手术的经典案例数不胜数。医学上的一个个成功案例，也让我们看到3D打印技术对生命和健康的保护越来越成熟。

　　医用3D打印尚存在不足

　　国家食品药品监督管理总局注册认证的3D打印人工椎体研究团队负责人、北京大学第三医院骨科主任刘忠军等专家认为，3D打印在现阶段属于新兴技术，目前世界各国在3D打印医疗科技创新产品的研发领域，处于同一平台高度。

　　3D打印作为一个跨学科的新兴领域，在医疗上的应用不仅涉及医学，还可能涉及化学、物理、计算机、自动化等学科，目前还需要更充分地融合。到目前为止，在3D打印器官方面，出现了很多“半成功”案例。之所以说“半成功”，是因为它们大多数无法正常工作，或者仅仅只能存活几天时间。

　　3D打印在医疗领域的初步应用已颠覆了人们对现有医疗的认识，不少国家也投入大量人力物力发展3D打印技术在医疗领域的应用，但医疗安全不可忽视。目前3D打印产品主要为应用于人体或长期植入人体的辅助工具，打印材料有塑料类、金属类及生物材料等多种，一旦应用失当，可能危及患者生命，造成医疗事故。北京工业大学激光工程学院陈继民教授表示，目前的医疗行业应用到3D打印的仅仅是“皮毛”， 误差风险依然存在。骨科专家戴尅戎说：“3D打印应用于医学还只是开始，在发展过程中要非常小心，做好监管工作，不能轻易打印出个东西就往身上装。3D打印的前景无比美好，但我们不能任意使用。”

　　此外，多位业内专家提出，3D打印科技创新产品制作工艺较新，目前尚缺乏相应评估标准，传统评审模式难以对其作出科学、客观、合理的评价，这些因素使3D打印医疗科技创新产品在审批过程中遇到严重阻碍。全国人大代表刘忠军近年来多次在全国两会上提出：成立专门机构，审批3D打印医疗科技创新产品。3D打印技术的再生医学组织工程已经成为全球生命科学中最活跃的发展领域及科技竞争的焦点，我国也积极跟进，相继出台政策，只要有相关知识产权就可以申请绿色通道。在高科技时代，掌握关键技术就获得了生命科学前沿技术的制高点，3D打印医疗科技创新产品的研发，或可成为我国医疗水平相关产业迅速发展的难得契机。

　　打印活细胞还远吗

　　随着技术进步升级，3D打印有着日益丰富的“层次”，有用在人体外的，有用在人体内的，有打印组织工程支架的，有用活细胞打印的……再生医学研究专家赵小文认为，3D打印在医疗健康行业有革命性的五个生命阶梯，分别是：无生命体、简单生命特征、活性组织、复杂组织器官、完整生命体。

　　“3D打印技术在医学领域的进一步应用，将是直接打印人体组织和器官。”南方医科大学第三附属医院院长蔡道章指出，这一技术很有可能也是在骨科率先得到突破。“因为骨和软骨结构相对简单，由骨细胞或软骨细胞、基质构成，打印起来较为容易。”他表示，未来不仅可以打印出人工骨或软骨，甚至可以打印出肝脏等复杂器官。

　　目前，在生物3D打印的探索中，不仅可以在实验中“打印”出软骨组织，还可成功“打印”出供医学研究用的肾脏组织，甚至培育出能自发跳动一段时间的心脏肌肉，这为3D打印在医疗领域的发展展示了令人欣喜的前景。那么，这些试验品变成真正可用的器官进行临床移植，究竟还有多远?

　　国际学术权威刊物《自然生物科技》杂志曾发表论文称，3D打印出的耳朵移植到小鼠体内后的两个月，耳朵不仅保持正常形状，而且还生成了适当的软骨组织。打印的组织能够植入体内正常生长的实验说明，离打印出替代性的人体组织或器官进行移植又更近了一步。

　　今年7月，比利时医生制作出世界首个3D打印义眼。义眼制造由于需求较少均为手工制作，而一个国家往往只有几个专科医生有能力制造义眼，制作过程极为复杂：虹膜需要用手工描绘，以便与另一只眼睛匹配，为巩膜选择合适的白色难度也很大，小血管通常使用微小的红棉花线来仿造。眼窝的传统测量方法是使用一种藻酸盐模具，同时会给患者眼窝部娇嫩的组织施加很大的压力，整个过程非常耗时。比利时鲁汶大学学术医院的专家们使用计算机辅助设计和3D打印技术，为一位68岁的男性患者开发出世界上第一个特制3D打印义眼，制造成本只有1300欧元。

　　专家表示，我国等待角膜、肝脏或肾脏移植的患者很多，但只有极少数能获得移植，3D打印技术有望在未来扭转这种局面。