3D打印健康，絕不只是想像

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現(xiàn)在人們已經(jīng)能夠用塑料、金屬來3D打印義肢，還能夠用活細(xì)胞3D打印腫瘤，甚至在不久的未來，可能就可以直接用活細(xì)胞3D打印髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)用于關(guān)節(jié)置換手術(shù)。3D打印技術(shù)已經(jīng)不再是幻想，說不定明天世界將因為它的普及而發(fā)生一場新的技術(shù)革命。

如果看了電影《碟中諜5》，你一定對里面3D打印人皮面具的畫面有印象吧，只要有足夠的數(shù)據(jù)和圖像，就能夠瞬間復(fù)制一個人的臉。這并不僅僅是電影拍攝者的想象。現(xiàn)在的3D打印技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，并且越來越多地應(yīng)用到了臨床醫(yī)學(xué)中。例如，在美國俄勒岡衛(wèi)生科技大學(xué)，研究者按下3D打印機的按鈕，多個噴頭就會噴出不同的人體細(xì)胞，短暫的等待后，研究者可以得到一個患者腫瘤的復(fù)制品，這能夠幫助醫(yī)生更好地制定治療或者手術(shù)方案。

打印義肢便宜又快速

3D打印技術(shù)對醫(yī)學(xué)的貢獻，簡單來說就是把仿生技術(shù)推向了更高的臺階。仿生學(xué)和醫(yī)學(xué)有什么關(guān)系呢？我們可能因為受傷、年齡增大或者疾病導(dǎo)致組織、器官受損、退化或者病變，如果切除，就可能需要有仿生組織或者器官來代替。美國加利福尼亞大學(xué)制造了仿生機械外骨架，能夠讓癱瘓的人重新行走;美國食品與藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了Syncardia全人工心臟用于心臟病患者的移植手術(shù)，配上電池，能夠延長可能死于心臟衰竭的人的壽命。不過這類仿生組織或者器官都十分昂貴，制造起來也耗時較長。

3D打印可能讓仿生組織和器官的制造變得更便宜、快速，而且精準(zhǔn)。例如，現(xiàn)在我們可以為截肢患者量身打印義肢，3D打印的義肢通常比傳統(tǒng)義肢有更好的功能，而且還更加便宜。因為計算機技術(shù)的不斷進步，3D打印在醫(yī)療中已經(jīng)越來越常見。美國康奈爾大學(xué)的工程學(xué)教授Hod Lipson介紹，現(xiàn)在可運用于3D打印的材料越來越多了，3D打印機的造價也在逐步下降，這都有利于3D打印推廣。

為復(fù)雜手術(shù)打印練手模型

除了打印義肢，3D打印還能夠制造器官模型用于研究手術(shù)。兒童心臟手術(shù)十分復(fù)雜，美國伊利諾斯兒童醫(yī)院的兒科心臟醫(yī)生用3D打印復(fù)制了患兒的心臟，然后用它來練習(xí)心臟手術(shù)，提高手術(shù)的成功率。在3D打印心臟模型的幫助下，一些本來只能活20～30年的先心病患兒可能擁有一個正常的人生。在美國華盛頓國家兒童醫(yī)學(xué)中心，工程師利用3D打印機復(fù)制了患者有缺陷的心臟，將其用于手術(shù)指導(dǎo)和教學(xué)中。該中心的研究小組已經(jīng)打印了40個心臟模型，希望它們能夠讓手術(shù)效果變得更好。

打印一組腫瘤來試藥

3D打印還可以幫助我們進行藥物試驗。為什么很多新藥物初期在實驗室中效果很好，一旦進入臨床階段卻效果一般了呢？因為在實驗室中，藥物試驗針對的是細(xì)胞，例如腫瘤細(xì)胞，然而腫瘤細(xì)胞對藥物的反應(yīng)可能不同于3D的腫瘤對藥物的反應(yīng)。也許你會說用動物進行藥物實驗，可這有時間限制，要讓小鼠體內(nèi)長出腫瘤可能需要6個月，而一些癌癥晚期患者卻可能沒有那么長的時間等待。而3D打印機則可以用腫瘤細(xì)胞快速復(fù)制一個腫瘤，這樣只需要2周就能夠知道患者對藥物的反應(yīng)如何了。更棒的是，3D打印機能夠同時打印好幾個腫瘤，這樣就能夠同時進行好幾種藥物的試驗，為患者節(jié)約了不少時間，不用一種藥接著一種藥地試。

直接打印可植入器官

在下一個階段，研究者們希望能夠直接用活細(xì)胞3D打印出可植入的組織或者器官。可能會先從比較簡單的組織開始，例如骨骼或者軟骨，逐漸開始打印比較復(fù)雜的組織，然后是器官，期望最終能夠直接用活細(xì)胞打印出心臟之類的復(fù)雜器官。甚至有人提出，在未來，3D打印不僅能夠復(fù)原受傷的器官或者組織，還能夠“升級”器官或者組織。例如，當(dāng)我們的膝蓋受傷后，3D打印能夠直接復(fù)制我們原來的未受損的膝蓋，電腦工程師還可以為我們設(shè)計一個更完美的膝蓋再打印，那么患者到底應(yīng)該置換哪一個膝蓋呢？在不久的將來，我們就能夠見到很多3D打印的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)等，這樣關(guān)節(jié)置換患者就不用再忍受走起路來會發(fā)出雜音的金屬人造關(guān)節(jié)了。

現(xiàn)在3D能打印身體什么部位了？

雖然現(xiàn)在還無法用活細(xì)胞直接打印可植入的器官或者組織，但是用其他材料打印的身體部位已經(jīng)廣泛運用到臨床中了。很多殘疾人或者患者都因此而重獲行動能力或健康。

機械援助手 Ana Del Hoyo-Quinone的右手天生殘疾，手術(shù)也不能讓她的右手擁有正常功能。一個名為e-NABLE的非盈利性組織免費為她使用3D打印了一個機械援助手。從設(shè)計到最終完成打印一共只用了31個小時。而這只機械援助手僅需要50美元，傳統(tǒng)假肢卻至少需要3萬美元。現(xiàn)在，Ana用這只機械援助手，能夠親自給幫助她的人寫一封感謝信。

塑膠頭蓋骨 荷蘭烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的外科醫(yī)生在一次手術(shù)中，給一位22歲的女患者裝上了一個3D打印的塑膠顱骨。這位女性患有一種罕見的疾病，其顱骨會不停變厚，造成視力受損和嚴(yán)重的頭痛。在換上了塑膠的顱骨后，她的視力恢復(fù)了，頭痛也停止了。

塑膠手指 美國加利福利亞的一位軟件工程師在海地旅行時遇到了一位天生沒有手指的男孩兒。回到美國后，他設(shè)計并且3D打印了一只帶有靈活手指的左手寄給了那位海地男孩。裝上新的左手后，這位男孩終于可以用手指握筆、翻書，他也是海地第一個使用3D打印義肢的人。

鈦合金脊柱骨 北京大學(xué)的醫(yī)生曾在2014年為一位骨癌患者3D打印了一段椎骨。在手術(shù)中，醫(yī)生先切除了一段癌變的頸椎，然后再植入打印的人造頸椎。打印材料使用的是鈦，上面有很多小孔，所以人造頸椎植入后，本身的骨頭很快就會與其生長在一起，有力地支撐起我們的頭顱。

鼻子、耳朵 以往要制造仿生軟組織，例如鼻子和耳朵需要花費很長的時間。必須要先取模，然后再手工制作人造鼻子和耳朵。英國的Fripp設(shè)計與研究公司利用3D打印技術(shù)大大縮短了這個過程。工程師獲取了患者的圖像和數(shù)據(jù)后，3D打印機就能夠用輕質(zhì)材料打印出膚色、紋理自然的鼻子和耳朵。3D打印的仿生鼻子和耳朵更輕、更易于移植，制作過程也更快。

皮膚、眼睛 法國國家健康與醫(yī)學(xué)研究院在改進了3D打印技術(shù)后，能夠打印出由細(xì)胞組成的活性組織。目前，他們能夠打印出皮膚的表層、指甲和頭發(fā)。這些3D打印出的組織都能夠被用于美容和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。下一步，他們將打印出眼睛的角膜。

頭部植入物 西安西京醫(yī)院的外科醫(yī)生曾在患者的頭部植入了一個3D打印的網(wǎng)狀填充物。該患者從3層樓高的地方摔下來，左邊的頭部和大腦都嚴(yán)重受損，摘除了一塊智能手機大小的頭蓋骨。網(wǎng)狀的填充物在植入后不僅能夠讓患者的頭部在外形上恢復(fù)完整，還有助于大腦的恢復(fù)，讓他有機會能夠再次說話和書寫。

氣管支撐物 Garrett Peterson的氣管先天畸形，所以在他生命的最初18個月必須要待在醫(yī)院中靠機器呼吸。即使如此，他還是經(jīng)常因為窒息而全身發(fā)紫并且暈過去，因為他的氣管十分脆弱，無法自主張開。美國密歇根大學(xué)兒童醫(yī)院的外科醫(yī)生為該患兒3D打印了一個氣管支撐物，能夠讓他的氣管保持通暢，直到氣管發(fā)育得能夠自主張開。植入支撐物后，小Peterson終于可以離開醫(yī)院了。