當醫療遇見3D打印

時下3D打印有多火爆不言而喻。它不僅可以打印出吃的、穿的、用的，令人驚訝的是它甚至還可以“救死扶傷”。

近期，北醫三院用3D打印“骨骼”治病救人的消息不脛而走，不得不讓人感嘆科技力量之大。有業內專家表示：“它預示骨科手術治療即將進入一個新時代。未來醫療受3D打印技術的影響將有著巨大的改變，從打印骨骼、仿真醫療模型，到量身定做的器官替代品，都將一一實現并普及。”

打印骨骼救死扶傷

從2009年開始，北醫三院骨科就開展3D打印骨骼技術的動物實驗研究。如今該項技術已經通過動物實驗，并于今年被正式批準進入臨床觀察階段。截至目前，已經有近40位患者在簽署知情同意之后，植入了3D打印機制造的鈦合金骨骼，并接受定期追蹤檢查。

北醫三院骨科主任、中國醫師協會骨科醫師分會副會長劉忠軍是這一研究的牽頭人。他透露，參加人體試驗者主要是頸椎病患者和髖關節病患者，在北醫三院接受脊椎人工椎體植入、頸椎的椎間融合器植入和人工髖臼植入手術。

據了解，北醫三院本身并不擁有3D打印機，它只是與廠家聯手開展合作研究。“比如我們把脊椎設計圖樣傳送給廠家，幾個小時之后就可以拿到打印出來的產品。”劉忠軍表示，“3D打印能夠生產各種不規則形狀的骨科內植物，無論想要什么形狀，只要能把它設計出來，就可以實現。”

原來醫生將患者的骨腫瘤切除后，為了支撐和固定需要在切除骨骼的部位放入一個鈦網，然后從患者身體其他部位取出部分骨頭填充進去，再用鋼板和鋼釘固定住，讓它慢慢生長。但通過長期臨床觀察發現，這種填充方法并不理想，植入骨骼與周邊骨骼融合的時間會很長，而且在生長的過程中容易出現金屬塌陷等問題。

有了3D打印技術，醫生可以直接生產出同一形狀、體積的內植物，填充到缺損部位里面，上下用螺釘固定，就非常牢固，這一點是以往醫療水平不可能做到的。而讓人興奮的是，打印出來的骨骼表面布滿孔隙，它們像海綿一樣可以將周邊的骨頭吸引進來，使真骨與假骨之間結成牢固的一體，患者骨骼能盡快康復。

雖然3D打印技術在精度和速度上有著獨特的優勢，但有不少人都認為3D打印鈦合金骨骼價格肯定不菲。對此，劉忠軍表示，目前3D打印“骨骼”還沒有確切價格，因為它是一個全新的工藝，定價會涉及方方面面，目前說不出一個精確價格，但是大體上，用3D打印技術生產出來的產品與傳統工藝產品相比，成本不會增加，甚至有可能降低。以人工椎體為例，現在臨床使用的人工椎體價格從1萬元到3萬元不等。這意味著，3D打印“骨骼”的價格大概也就是這個價位。

將3D打印技術引入骨骼制造并非北醫三院首創。在2009年，瑞士研究人員就已復制出一位男子的拇指骨骼。之后，美國研究人員也利用3D打印機開發骨骼打印技術，造出類似骨骼的材料。研究人員說，它可被用于骨科、牙科治療或開發治療骨質疏松癥藥物。而未來患者需要的假耳、假肢等都可以用3D打印機打印出來。

醫療領域應用漸廣

除了打印骨骼，3D打印在醫療領域的應用還遠不止于此。

打印各式各樣的器官或組織3D模型是3D打印在醫療領域的另一重要應用。而3D打印的器官模型，已經出現在醫院里。美國國家兒童醫學中心的兒科心臟病學家勞拉·奧利弗里近日打印出一個心臟模型。通過使用CT掃描患者心臟圖像，利用一部價格約25萬美元的3D打印機，她制造了一個真實復制患者疾病的心臟模型。

該心臟樣本是由塑料制成，是患有不尋常并發癥病人的心臟的精確解剖副本。勞拉·奧利弗瑞表示，心臟副本對于練習復雜手術來說是非常理想的對象，它使得手術外科醫生能夠看清他們要進行手術的精確解剖情景。不難想象，未來醫學學者甚至可以用3D打印的解剖標本取而代之珍貴的人體解剖標本。

此外，3D打印在器官移植上也發揮了巨大作用。5月底，美國媒體報道了全球首例3D打印器官人體移植手術，引發不少研究者與生物投資者關注。密歇根大學公共醫療中心通過3D打印技術，制造了一段人工氣管，移植入一位只有六周的美國嬰兒體內。

這名植入3D打印器官的男嬰患有先天性的氣管發育缺陷。由于氣管受到壓迫，逐漸出現呼吸困難，等待他的很可能是缺氧死亡。為了挽救他的生命，該所大學的生物醫學工程師大衛·措普夫，通過計算機設計了一條適合這個男嬰的氣管支架模型，隨后將具有熱塑性的生物可吸收材料作為墨水，最后打印出一百條細小管道，通過電腦激光技術，堆砌出一層層不同形狀和體積的塑料薄層，從而制造出一段人工氣管。

然而，對于一些對材料有著嚴格要求的移植器官來說，3D生物打印機則更加適合。3D生物打印機的不同之處在于，它不是利用一層層的塑料，而是利用一層層的生物構造塊，去制造真正的活體組織。器官移植可以拯救很多人體器官功能衰竭或損壞的患者生命，但這項技術也存在器官來源不足、排異反應難以避免等弊端。不過，隨著未來3D生物打印機的應用，這些問題將迎刃而解。

據業內人士介紹，3D生物打印機需要生物墨水，而最有可能成為墨水的便是人體細胞。首先，研究者將從人們的骨髓或脂肪中提取出干細胞，通過生物化學手段，使它們分化成不同類型的其他細胞。隨后，這些細胞將被封存成“墨粉”，每一滴“墨粉”里可能包含1萬到3萬個細胞。當3D生物打印機開動時，“墨粉”將通過打印頭聚攏在事先設計的部位上，打印器官的雛形便逐漸顯現。

據悉，由美國Organovo公司研制的3D生物打印機如今已經可以制造動脈。Organovo公司首席執行官基思·墨菲指出，終有一天，只需輕輕按下按鈕，就能讓3D生物打印機制造出我們所需要的器官。這不是科幻，是科學。

鏈接

3D打印，即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。過去其常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，現正逐漸用于一些產品的直接制造，意味著這項技術正在普及。