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(lái)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(lái)，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(shuō)不定明天世界將因?yàn)樗钠占岸l(fā)生一場(chǎng)新的技術(shù)革命。

如果看了電影《碟中諜5》，你一定對(duì)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(gè)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(lái)越多地應(yīng)用到了臨床醫(yī)學(xué)中。例如，在美國(guó)俄勒岡衛(wèi)生科技大學(xué)，研究者按下3D打印機(jī)的按鈕，多個(gè)噴頭就會(huì)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(gè)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(duì)醫(yī)學(xué)的貢獻(xiàn)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是把仿生技術(shù)推向了更高的臺(tái)階。仿生學(xué)和醫(yī)學(xué)有什么關(guān)系呢？我們可能因?yàn)槭軅?、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(lái)代替。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)制造了仿生機(jī)械外骨架，能夠讓癱瘓的人重新行走;美國(guó)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(zhǎng)可能死于心臟衰竭的人的壽命。不過(guò)這類仿生組織或者器官都十分昂貴，制造起來(lái)也耗時(shí)較長(zhǎng)。

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?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，3D打印在醫(yī)療中已經(jīng)越來(lái)越常見。美國(guó)康奈爾大學(xué)的工程學(xué)教授Hod Lipson介紹，現(xiàn)在可運(yùn)用于3D打印的材料越來(lái)越多了，3D打印機(jī)的造價(jià)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(guó)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(lái)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(lái)只能活20～30年的先心病患兒可能擁有一個(gè)正常的人生。在美國(guó)華盛頓國(guó)家兒童醫(yī)學(xué)中心，工程師利用3D打印機(jī)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(gè)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(lái)試藥

3D打印還可以幫助我們進(jìn)行藥物試驗(yàn)。為什么很多新藥物初期在實(shí)驗(yàn)室中效果很好，一旦進(jìn)入臨床階段卻效果一般了呢？因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室中，藥物試驗(yàn)針對(duì)的是細(xì)胞，例如腫瘤細(xì)胞，然而腫瘤細(xì)胞對(duì)藥物的反應(yīng)可能不同于3D的腫瘤對(duì)藥物的反應(yīng)。也許你會(huì)說(shuō)用動(dòng)物進(jìn)行藥物實(shí)驗(yàn)，可這有時(shí)間限制，要讓小鼠體內(nèi)長(zhǎng)出腫瘤可能需要6個(gè)月，而一些癌癥晚期患者卻可能沒(méi)有那么長(zhǎng)的時(shí)間等待。而3D打印機(jī)則可以用腫瘤細(xì)胞快速?gòu)?fù)制一個(gè)腫瘤，這樣只需要2周就能夠知道患者對(duì)藥物的反應(yīng)如何了。更棒的是，3D打印機(jī)能夠同時(shí)打印好幾個(gè)腫瘤，這樣就能夠同時(shí)進(jìn)行好幾種藥物的試驗(yàn)，為患者節(jié)約了不少時(shí)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(gè)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?？赡軙?huì)先從比較簡(jiǎn)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(lái)，3D打印不僅能夠復(fù)原受傷的器官或者組織，還能夠“升級(jí)”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?cè)瓉?lái)的未受損的膝蓋，電腦工程師還可以為我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)更完美的膝蓋再打印，那么患者到底應(yīng)該置換哪一個(gè)膝蓋呢？在不久的將來(lái)，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(lái)會(huì)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(wú)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(yùn)用到臨床中了。很多殘疾人或者患者都因此而重獲行動(dòng)能力或健康。

機(jī)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(gè)名為e-NABLE的非盈利性組織免費(fèi)為她使用3D打印了一個(gè)機(jī)械援助手。從設(shè)計(jì)到最終完成打印一共只用了31個(gè)小時(shí)。而這只機(jī)械援助手僅需要50美元，傳統(tǒng)假肢卻至少需要3萬(wàn)美元?，F(xiàn)在，Ana用這只機(jī)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(gè)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(huì)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(guó)加利福利亞的一位軟件工程師在海地旅行時(shí)遇到了一位天生沒(méi)有手指的男孩兒。回到美國(guó)后，他設(shè)計(jì)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(gè)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(huì)與其生長(zhǎng)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(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。必須要先取模，然后再手工制作人造鼻子和耳朵。英國(guó)的Fripp設(shè)計(jì)與研究公司利用3D打印技術(shù)大大縮短了這個(gè)過(guò)程。工程師獲取了患者的圖像和數(shù)據(jù)后，3D打印機(jī)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(guò)程也更快。

皮膚、眼睛 法國(guó)國(guó)家健康與醫(yī)學(xué)研究院在改進(jìn)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(gè)3D打印的網(wǎng)狀填充物。該患者從3層樓高的地方摔下來(lái)，左邊的頭部和大腦都嚴(yán)重受損，摘除了一塊智能手機(jī)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(jī)會(huì)能夠再次說(shuō)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(gè)月必須要待在醫(yī)院中靠機(jī)器呼吸。即使如此，他還是經(jīng)常因?yàn)橹舷⒍戆l(fā)紫并且暈過(guò)去，因?yàn)樗臍夤苁执嗳?，無(wú)法自主張開。美國(guó)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(gè)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。