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3D打印技术引领医学变革大潮
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来源: 中国网(北京)

起步于20世纪90年代的3D打印技术现今已经悄然融入航空航天、汽车制造、食品等工业领域,在医学领域的应用更为耀眼。

2014年12月13日,北京大学第三医院骨科主任刘忠军教授在2014北京大学3D打印骨科应用国际论坛上表示:“3D打印在骨科领域的应用,是值得期待和深入研究的革命性技术,可能会带来骨科领域的重大突破。”

患者脊柱发生的各种病患外伤,都可以由医生专门订制,在患者椎体切除后为其打印一块与切除椎体完全一致的椎骨,完美与相邻椎骨相接 这些原来只在电影或者科幻小说中出现的场景,已经逐步在国内落地,并在患者身上发挥作用。目前,北京、上海、青岛、杭州等一二线城市都已经开始3D打印在医疗领域的探索。

3D打印挽救重伤少年

2014年12月初,在山东省青岛市下属的平度市发生了一起严重车祸。车祸中,一名不满18岁的少年胸部遭受重创,导致第8胸椎破碎,第7、8胸椎错位,需要立即手术。但伤者的情况让主治医生犹豫再三下不了决心:手术不及时,会造成无法挽回的后遗症,轻则瘫痪,重则死亡。而如果一旦在手术中误伤脊髓,同样会导致双下肢瘫痪。

医生最后决定把伤者紧急转诊至青岛大学附属医院。青岛大学附属医院脊柱外科副主任马学晓接诊后,首先通过从美国引进的MIMICS计算机辅助外科技术与快速成型3D打印技术,将少年的胸椎等比例打印出来,在模型上找到有可能压迫脊髓的骨折块,实验探索出进钉的位置和角度后,将进钉路线又打印了一个导板,导板与患者的脊椎结构完全契合。手术时,马学晓将导板安置在患者的脊椎上,利用导板上预留的进钉口准确无误地选定进钉点,轻松完成了脊椎固定手术。

12月16日,马学晓和助手们又为一位82岁的老人完成了在椎管内肿瘤被切除后的颈椎固定手术,而此前这样的手术稍有不慎就会使患者成为植物人。

马学晓告诉记者,在传统的脊柱外科手术中,主要依靠X光片与CT、MRI等二维影像技术进行术前准备,不可能全方位显示病变情况。“临床经验再丰富的医生也难免在复杂情况下操作失误,极易出现脊髓神经损伤、截瘫等并发症。”这次他之所以这么放心大胆,就是因为个体化设计的3D打印导板的有力辅助。整个过程就像根据GPS的导航功能开车,但精确程度无以复加。马学晓认为,3D打印医学技术在脊柱外科的应用是患者的最大福音。

据了解,这套当前国际上最先进的MIMICS计算机辅助外科技术与快速成型3D打印技术是于2014年7月,马学晓在赴美进行博士后研究期间为青岛大学附属医院引进的。这套系统运用MIMICS软件采集并处理患者的CT数据,在计算机中制作三维模型,立体、精确地显示病灶及周围组织情况,据此设计手术方案,并在三维模型上完成虚拟手术。然后,再运用3D打印技术,等比例打印出患者病灶的全仿真模型,在模型上进行细致的手术预演。

人工椎体植入脊柱

无独有偶,不久前,浙江大学附属第一医院顺利完成了国内首例将3D打印技术应用于治疗脊柱多节段病症的手术。

杭州一名21岁的大四女生近段时间胸痛得非常厉害,她到浙江大学附属第一医院就诊后得知,自己患上了骨化性纤维瘤,第10、11节胸椎已经遭到了明显的破坏,出现了病理性骨折。

在得到这名患者的认可,并通过所有的伦理手续后,浙大一院骨科主任林向进和团队成员决定使用最新的3D打印技术,将钛合金粉一层层叠加制成1比1的钛人工椎体。12月3日,主刀医生林向进顺利切除了她第10、11节胸椎的大部分椎体以及相关部位的椎间盘组织,然后仅用10分钟就替换了患者原有的两段椎体。

据了解,以往类似的手术需要分为两个步骤,患者需要切除两段病变胸椎,并用人工椎体替代,再辅以钢板等器材进行固定。而且,对于骨科医生而言,根据X线片与CT片作出的术前判断的精准度也有限,需要打磨人工椎体以契合患者原有的脊柱,可能来回多次尝试才能顺利嵌入,对患者形成的体面创伤和心理伤害很大,效果往往也不尽如人意。

“定制化数字医疗3D打印”联盟成立

杭州电子科技大学教授徐铭恩展示3D打印机打印出的耳朵软骨组织。

2014年12月5日,国内首家“定制化数字医疗3D打印”联盟在青岛市成立。这个联盟由海信医疗设备股份有限公司、威高骨科材料股份有限公司、青岛大学附属医院三方联合成立。

“比方说常见的颅骨损伤,边缘多是不规则的,传统只能使用同一规格的钛合金钢板盖住,而现在脑外科医生可以根据缺损情况,利用海信的数字医学软件给出原始数据,由威高集团用合适的材料建模,最终3D打印出需要的颅骨缺片。一块头骨打印出来需要两小时,从威高打印室快递到青岛四小时,消毒半小时后就可以用到患者的颅骨上 ”青大附院副院长董蒨这样举例向记者介绍了三方合作的具体操作程序。

据董蒨介绍,除了脑外科使用外,在口腔科的下颌骨修复、骨科的脊柱、椎间盘修复等领域,都可以使用这样的“私人订制款”材料。


威高集团总经理助理寇万福告诉记者,3D打印的医学材料主要使用的钛合金无毒、质轻,已经被实践证明是与人体相容性最好的医用材料,在患者接受核磁共振等检查时产生的干扰最少,比以往的人工椎体更为坚固耐用,可塑性更高。

另外,记者了解到,3D打印的个性化产品在应用上目前尚无国家行业标准,需要采集临床实验数据促成这一标准的出台。“定制化数字医疗3D打印”联盟的一个重要使命是共享各自在硬件、软件、临床应用等方面的优势资源,共同推动“定制化数字医疗3D打印”临床应用行业标准和国家标准的制定。

(原标题:3D打印技术引领医学变革大潮)

netease 本文来源:中国网


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