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神奇的3D列印:可「私人定製」人體骨骼

小到鞋子,大到別墅,3D列印正在改變公眾生活。這一技術進入醫療領域,擦出的火花更令人驚艷--它能精準地列印出藥片和私人定製的「人體骨骼」,幫助醫生突破醫療禁區,「完成過去想都不敢想的手術」。


未來,這一技術如何更好地造福患者?它離臨床普及還有多遠?

神奇的3D列印:可「私人定製」人體骨骼


(資料圖片:北京大學第三醫院骨科主任劉忠軍(左一)與助手一起研究用3D技術列印的微孔型人工樞椎 新華社記者何俊昌攝)


突破醫療禁區,完成「不可能」的手術


記者在北京、上海、廣東等地採訪了解到,採用3D列印技術輔助手術操作,可以使醫生更直觀地了解患者解剖結構,為手術方案的設計和改進、手術進路的選擇和優化提供極大幫助,有助於提高手術精準度,減少患者痛苦。

同時,3D列印可幫助醫生突破醫療禁區,完成過去無法完成的手術。如今,3D列印技術不僅能列印出與患者完全匹配的模擬器官,對複雜骨腫瘤,直接列印出植入患者體內的骨骼假體、腫瘤切除後骨缺損的重建,也已經能完全實現。


「3D列印應用於醫療正帶來巨大變革。」中國工程院院士、骨科專家戴尅戎舉例說,「臨床上人工關節一般會分成五六個大小不同的型號,病人只能『將就』著用。每年上百萬人做人工關節,讓流水線製作出的少量型號來滿足所有患者需要是不太可能的。3D列印能使『量身定製』真正成為可能。」


南方醫科大學第三附屬醫院已經將3D列印技術運用於複雜骨盆髖臼骨折治療。今年3月,一位女士不慎從四樓摔下,造成嚴重的骨盆、髖臼複雜骨折。「骨盆、髖臼結構複雜,鄰近血管、神經和重要臟器結構,發生骨折後有較高的致死、致殘率。」南醫三院創傷骨科主任樊仕才介紹,進行手術尤其棘手的是,骨盆結構很特殊,非常不規則,目前還沒有匹配的用來內固定的接骨板,很難達到滿意的手術效果。


綜合評估患者病情後,樊仕才團隊決定嘗試應用3D列印,為她「量身定製」髖臼接骨板。接骨板主要使用鈦合金列印,與組織相容性較強,強度也符合人體需求。


今年4月,中山大學孫逸仙紀念醫院神經外科主任鄧躍飛接收了一名26歲的患者小張。小張被確診為巨大頸靜脈球瘤。腫瘤壓迫了他的右側三叉神經、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」。

「過去,這是不敢想像的手術。」鄧躍飛說,這個顱底腫瘤生長的位置特殊,不僅在顱底深處,而且腫瘤與眾多組織「牽扯不清」。手術難度大、併發症多、風險高,稍有不慎便可能威脅患者生命。


鄧躍飛團隊結合3D列印技術,將患者的顱底腫瘤及周圍組織等按原型1:1比例列印出來。這時,腫瘤終於「活生生」地呈現在大家面前。他們按照模型確定手術入路、切除範圍,明確了手術中需要注意保護的重要血管、神經。「在儘可能切除腫瘤的同時,最大限度地保護周圍正常組織,降低了併發症和後遺症的發生率」。


今年5月,上海兒童醫學中心運用3D列印技術為一個8月齡男童實施了「頭骨拼圖」。這是一次狹顱症矯治,3D列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,為患兒塑形後的面容體現父母特徵提供了依據。


國家食品藥品監管總局註冊認證的3D列印人工椎體研究團隊負責人、北京大學第三醫院骨科主任劉忠軍等專家認為,3D列印在現階段屬於新興技術,目前世界各國在3D列印醫療科技創新產品的研發領域,處於同一平台高度。

神奇的3D列印:可「私人定製」人體骨骼


(資料圖片:北京大學第三醫院骨科主任劉忠軍(左一)與助手一起研究用3D技術列印的微孔型人工髖臼杯 新華社記者何俊昌攝)


列印「活」的細胞,列印複雜器官


專家介紹,隨著技術進步升級,3D列印有著日益豐富的「層次」,有用在人體外的,有用在體內的,有列印組織工程支架的,有用活細胞列印的……

「國內外都在試用3D列印製作假肢,現在歐洲開始用3D列印假眼睛。」戴尅戎說,隨著技術進步,有的機構開始用3D列印「活」的細胞,甚至開始培育出心臟肌肉,可自發跳動一段時間。


「3D列印技術在醫學領域的進一步應用,將是直接列印人體組織和器官。」南方醫科大學第三附屬醫院院長蔡道章指出,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和基質構成,列印起來較為容易。」他表示,未來不僅可以列印出人工骨或軟骨,甚至可以列印肝臟等複雜器官。

神奇的3D列印:可「私人定製」人體骨骼



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列印技術有望在未來扭轉這種局面。


復旦大學附屬兒科醫院副院長鄭珊說:「3D列印還可以廣泛應用在醫學教學、患者家屬術前介紹等環節。相關技術在不斷發展完善進程中,更遠的目標是將生物材料通過3D列印出組織、器官等植入人體,這一前景值得期待。」


評估標準亟待建立,安全監管需要加強


3D列印醫療科技創新產品,目前主要為手術輔助工具及內植物,涉及塑料類、金屬類及生物材料等多種材料。由於需應用於人體,或長期植入人體內,醫療安全不容忽視。一旦應用失當,可能危害使用者健康,甚至危及生命。


多位業內專家提出,3D列印科技創新產品製作工藝較新,目前尚缺乏相應評估標準,傳統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列印醫療科技創新產品在審批過程中遇到嚴重阻礙。


劉忠軍是全國人大代表,他近年來多次在全國兩會上提出:成立專門機構,審批3D列印醫療科技創新產品。

神奇的3D列印:可「私人定製」人體骨骼



鑒於國內高端醫療產品主體依賴進口,而很多情形下醫療技術水平決定於相關器材和裝備的現狀,3D列印醫療科技創新產品的研發,或可成為我國醫療水平趕超世界和相關產業崛起的難得契機。


在有效保障醫療安全的前提下,為盡量縮短3D列印醫療科技創新產品審批流程及時限,給相關產品開放一條綠色通道。劉忠軍等專家建議,由國務院及相關部門組成專門機構或工作組,領導、組織、協調3D列印醫療科技創新產品審批工作,推動我國3D列印醫療科技創新產品的研發和產品上市。


戴尅戎說,3D列印應用於醫學還只是開始,「在發展過程中要非常小心,做好監管工作,不能輕易列印出個東西就往身上裝。前景無比美好,但我們不能任意使用。」


新華社記者李亞紅、肖思思、仇逸


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