3D打印人体器官坏了就换呗

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如果说,3D打印的硬件,比如:小摆件、汽车、房屋都还是大家能想象的,甚至已经接触到的,那么,3D打印的人体器官呢?想不想去看看:

3D打印植入人体已有成功案例

采访中,听到过这样一个案例:有一位脊索瘤患者,他的胸椎和腰椎,共5节脊柱受到了肿瘤的侵蚀,最佳的手术方案是:通过手术把5节椎体上的肿瘤全部切干净。但拿掉5节脊椎,如何保持身体支撑?这是传统的临床技术,无法解决的。

但现在,这已经不是问题了。通过3D打印技术,制造出与患者的5节脊椎形态与长度相仿的人工椎体。装上这种从形状到功能,都与原本结构相近的人造脊椎后,患者完全可以像正常人一样生活和工作。

如果说,这个案例发生在外地,我没有亲眼证实,那么,接下来这个案例,就发医院(为了保护患者隐私,我们用了模型照片):

一个颌面肿瘤患者,颧骨附近被肿瘤细胞入侵。手术,在拿掉肿瘤的同时,也造成了面部塌陷,因为相应的骨头也都被拿掉了。不过,大家不用担心,这块钛合金的打印颧骨已经被植入患者面部。如今,手术过去近一年了,患者恢复良好。

(手术前)

(手术后)

其实,这些案例都是跨界融合的最完美体现。打印者和临床医生天衣无缝的配合,才能催生出成功的案例。相比传统制造技术,3D打印主要解决个性化、复杂、高难度的技术需求。毕竟每个患者的身体结构并非完全一致,从“因人而异”这个角度来看,3D打印技术无疑是最佳选择。他可以改进传统医学技术上的缺陷,带来新的治疗方法,降低手术的复杂度以及成本。

此外,目前3D打印普遍使用的材质,是具有良好的生物相容性的钛合金材料,相比传统的锻造、铸造、喷涂等技术,它能够轻松实现钛合金植入物和表面类骨小梁结构的自由构建,不仅有利于骨细胞的迁移和增殖,还可以促进骨与植入物可靠的整合。

3D打印在医疗领域为何还不能大规模应用

成功的案例有了,技术也日趋成熟,那么,3D打医院了吗?很遗憾,答案是,不能。

先来说说3D打印进入医疗领域的四个阶段:

第一个阶段:打印医疗模型。根据病人的实际数据打印出模型,这个模型主要用于医学院的教学、年轻医生的手术训练、或者提供给医生做手术前的规划;

这是目前最普遍的应用。基本过程是这样的:根据患者的CT或核磁共振数据在电脑上进行三维建模,再利用3D打印机,打出来。在过去,医生主要根据X光片或者CT片,凭借自身经验,在脑海中将这些二维信息转化为三维信息,进行手术前的规划。这个做法,难免会出现误差,而3D机打印出来的模型和人体实际的误差,不超过千分之一毫米。

第二个阶段:打印个性化的医疗器械工具;

第三个阶段:打印个性化的植入体。比如:骨头、牙齿等;

第四个阶段:打印重要的活体组织器官,替代病体器官;

目前我们看到的产品,主要集中在前三个层次。虽说技术上看,没有问题,但要想真正商业化,还面临不少障碍。首先,这些案例都作为临床实验,通常来说,临床试验的周期比较长,通常都要2到3年,病人也需要经过筛选,医院伦理委员会的审批;其次,市场总是领先于政策,在医疗产品的3D打印领域,政府的监管还没有完全覆盖,这就意味着:产品的定价标准、术后风险如何界定,这些问题都没有答案。目前的最新消息是,国家食药监总局已经把“定制化医疗器械管理模式”的讨论,摆上了议事日程。

3D医疗打印的终极目标:人体器官

我采访的这家公司,计划下一步利用3D技术打印出一只耳朵,据说这项工程难点在于两个地方:一方面,能够准确的模拟身体零件所需的可用材料有限。例如,精确的模型主动脉,最有效的模拟弹性蛋白、胶原蛋白与肌肉材料;另一方面,产品中要放入细胞。这个细胞可以来自自体,也可以是干细胞,光是把生产过程和培养过程结合起来,就是一个了不起的创新。

最后,再说两个3D打印在医疗领域,国外的最新应用。

剑桥大学的研究员正计划用3D打印和VR技术,来寻找癌症的解决方案。他们希望通过创造一种能够交互的3D癌细胞地图,让科学家能够在VR环境中,“走进”肿瘤,对癌细胞进行研究,这或许会对癌症认知产生意料之外的效果。

而美国加州大学的研究人员,则在打印血管方面取得了突破。他们用基于真人血管网络的3D模型,打印出一个含有内皮细胞的结构(内皮细胞是形成人体血管内表的细胞)。尽管只有4mm×5mm×μm大小,但这段仿制血管网络移植到活的小鼠的皮肤伤口上之后,短短两个星期,人工血管系统就与小鼠自身的血管网络长在一起,并且能正常地为小鼠运输血液。这个成果可以加快人工器官和再生疗法的成熟进程。

3D打印技术已推广到膝、肩、肘、踝、骨盆等各个部位,除了骨科,整复外科、口腔科、眼科医生都可以运用该技术造福患者。此外,通过3D打印出的模型,医生可以透明而详细地患者家属解释,让双方理解更畅通。

“第三次工业革命是一场数字化革命,包括计算机辅助设计、互联网技术和数字化制造技术等,3D打印技术就是其重要标志之一。”日前在沪召开的第11届上海国际骨科前沿技术与临床转化学术会议上,中国工程院院士、上海交通大学医医院戴尅戎对“医学提升的下一个风口”提出真知灼见,“医学理念与模式正在经历最大规模的转折。”

上世纪80年,3D打印技术开始兴起。所谓3D打印,即快速原型技术,在计算机辅助设计(CAD)技术与CT等手段的帮助下,通过材料的精确堆积制造出物品原型,把二维图像变成立体实物。近年来,3D打印技术发展迅猛,从非金属材料到金属材料,从航空航天、军用技术到日常的吃穿住行,该技术的发展进入快车道,也引发了不同学界的不同声音,“但在医疗领域,我想,3D打印技术的发展应当越快越好。”骨科主任医师郝永强告诉记者。

可以说,医学离不开3D打印技术,现代医学正在向精准化、个体化治疗迈进,戴尅戎指出,全球每年生产多万个人工关节,但各部位的人工关节大多限制于5种型号中,与患者的实际需求仍有一定距离。如何“量身定制”?这就需要3D打印技术将所需部位重建过的虚拟立体图像打印出来,最终变成实体造福患者。

戴尅戎回忆,科室曾接待过一名19岁女孩,她因多发性脂肪瘤,整个左腿发育畸形,拧得像麻花。若通过传统手术治疗,需修正多处畸形,进行接骨板固定,并植入特殊的人工关节。受益于3D打印技术,戴尅戎、郝永强团队打印出了女孩畸形的下肢骨骼和关节,通过一次次模拟手术最终成功为其置入人工关节和制约装置,借助机械结构不让关节松动,同时为她的大腿和小腿进行了截骨矫正与肿瘤切除。如今,女孩在康复治疗后已可以脱拐走路,重燃了对生活的希望。

“3D打印技术已推广到膝、肩、肘、踝、骨盆等各个部位,九院也已为数百位患者提供了个体化骨关节修复假体。其实除了骨科,整复外科、口腔科、眼科医生都可以运用该技术造福患者。”戴尅戎表示,3D打印技术还有帮助医患沟通、消除不必要矛盾的辅助作用,“通过3D打印出的模型,医生可以透明而详细地患者家属解释,让双方理解更畅通。”

监制

朱洪

策划

刘铁诚

稿件来源

3D打印

照片拍摄

互联网

稿件来源

网络信息中心

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