3D列印技術：為個人定製合適的中耳骨解決聽力減退問題

作者：Katharine Gammon

發表於：2017年12月1日

來源：AIP InsideScience

圖註：3D列印的假體植入物.

Image credits:Radiological Society of North America

Rights information:May use with credit.

在耳內深處，有三顆米粒大小的耳骨，作用是協助傳導來自鼓膜的聲音。通常如果其中一塊小耳骨損壞，可以由醫生植入一個陶瓷或金屬的替代品。但除非剛剛合適，不然它們很容易移位，造成更嚴重的聽力減退。現今，研究者提出使用3D列印技術來為個人定製合適的中耳骨。

目前植入陶瓷和金屬的辦法存在一個問題，即它們會在術中或術後移位。植入物還有可能被瘢痕組織覆蓋，從而失去導音能力。這類手術的成功率僅在55%到75%之間。

傑夫瑞·D·赫希博士是位於巴爾的摩的馬里蘭大學醫學院放射科助理教授。

受到3D列印人類假體（包括義肢）的啟發，他想，為什麼不用這個辦法試試製作耳內小骨呢？

藉助CT掃描，研究者得到三塊耳骨的精確圖譜，這三塊耳骨有一個名字：「聽小骨」。他們依此列印出準確的模型，安裝到人體標本的耳內。據赫希介紹，「三塊小骨互相聯結，形同鏈條；任一環失靈都會引起傳導性聽力減退。」

研究者分別把三個人體標本，每個標本三個聽小骨，拿掉中間那個聽小骨。他們用CT掃描儀製圖，再依此以樹脂為原料用桌面3D印表機做出了一個簡單的支柱。支柱兩端呈杯形打開，恰好能卡進缺口。

赫希請四位外科醫生對人體標本和列印出來的小骨進行配對。「這就像故事裡面金鳳花姑娘看東西：這個太緊，那個太松」，赫希說。四位醫生都做了正確的配對，「他們說就跟卡扣一樣，剛剛好」，他進一步解釋道。這項研究在北美放射學會的年會上得到了展示；論文最初發表於《醫學3D列印》期刊上。

斯坦福大學羅伯特·傑克勒博士認為，這項研究是一個重要的概念性驗證。傑克勒是一名耳科、耳神經科醫生，專門研究耳部疑難雜症。他指出，一直以來，人們都把3D列印出來的中耳骨用於教授學生手術方法，但迄今還沒有在臨床病人身上用過。

赫希和他的研究小組都忽略了一個問題：在手術期間，骨骼自身以及它與周圍組織的關係會發生變化，傑克勒說。耳骨在受到感染之後通常會受到侵蝕，醫生需要先做清理，那就意味著骨骼本身從術前到術中會有變化 。一個辦法就是最終把掃描設備和印表機搬進手術室，以便在手術進行過程中製作專屬的耳骨。

另外，列印材料必須具有生物相容性。它不能太重，並且需要有適當的振動特性，傑克勒強調，「如果它太有彈性、太松或是太重，那就對振動不利。同樣的道理，用太堅實的材料，聲音也傳不過去。」

赫希坦言這項研究目前有不少局限。研究使用的人體是切割之後的局部標本，而非整個人的頭部，故而掃描不具代表性；並且研究者並未在後期進行傳導測試來檢驗修復後的耳骨能不能成功傳導聲音。

讓他激動異常的是未來的無限可能，這其中就包括設計多孔植入體，並把人體幹細胞浸注其中；幹細胞能夠長出骨骼。「理論上說，如果植入浸有幹細胞的假體，人體很有可能創生出一種以患者自身細胞為基礎的永久假體。」他說。

赫希認為，列印耳骨只是假體列印浪潮中的一朵小浪花。「3D列印正在創造一場假體革命。未來任何人在任何時候需要任何植入物，都會是依據圖像數據做出的專屬、私人定製產品。」

https://www.insidescience.org/news/3-d-printing-combat-hearing-loss

文章來源： 美國物理聯合會（AIP/American Institute of Physics）--InsideScience專欄

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！