3D打印：生命的新希望

王哲

起步于20世紀(jì)90年代的3D打印技術(shù)現(xiàn)今已經(jīng)悄然融入航空航天、汽車制造、食品等工業(yè)領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用更為耀眼。

2014年12月13日，北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科主任劉忠軍教授在2014北京大學(xué)3D打印骨科應(yīng)用國際論壇上表示：“3D打印在骨科領(lǐng)域的應(yīng)用，是值得期待和深入研究的革命性技術(shù)，可能會帶來骨科領(lǐng)域的重大突破?！?/p>

患者脊柱發(fā)生的各種病患外傷，都可以由醫(yī)生專門訂制，在患者椎體切除后為其打印一塊與切除椎體完全一致的椎骨，完美與相鄰椎骨相接……這些原來只在電影或者科幻小說中出現(xiàn)的場景，已經(jīng)逐步在國內(nèi)落地，并在患者身上發(fā)揮作用。目前，北京、上海、青島、杭州等一二線城市都已經(jīng)開始3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的探索。

3D打印挽救重傷少年

2014年12月初，在山東省青島市下屬的平度市發(fā)生了一起嚴(yán)重車禍。車禍中，一名不滿18歲的少年胸部遭受重創(chuàng)，導(dǎo)致第8胸椎破碎，第7、8胸椎錯位，需要立即手術(shù)。但傷者的情況讓主治醫(yī)生猶豫再三下不了決心：手術(shù)不及時，會造成無法挽回的后遺癥，輕則癱瘓，重則死亡。而如果一旦在手術(shù)中誤傷脊髓，同樣會導(dǎo)致雙下肢癱瘓。

醫(yī)生最后決定把傷者緊急轉(zhuǎn)診至青島大學(xué)附屬醫(yī)院。青島大學(xué)附屬醫(yī)院脊柱外科副主任馬學(xué)曉接診后，首先通過從美國引進(jìn)的MIMICS計算機(jī)輔助外科技術(shù)與快速成型3D打印技術(shù)，將少年的胸椎等比例打印出來，在模型上找到有可能壓迫脊髓的骨折塊，實驗探索出進(jìn)釘?shù)奈恢煤徒嵌群?，將進(jìn)釘路線又打印了一個導(dǎo)板，導(dǎo)板與患者的脊椎結(jié)構(gòu)完全契合。手術(shù)時，馬學(xué)曉將導(dǎo)板安置在患者的脊椎上，利用導(dǎo)板上預(yù)留的進(jìn)釘口準(zhǔn)確無誤地選定進(jìn)釘點，輕松完成了脊椎固定手術(shù)。

12月16日，馬學(xué)曉和助手們又為一位82歲的老人完成了在椎管內(nèi)腫瘤被切除后的頸椎固定手術(shù)，而此前這樣的手術(shù)稍有不慎就會使患者成為植物人。

馬學(xué)曉告訴記者，在傳統(tǒng)的脊柱外科手術(shù)中，主要依靠X光片與CT、MRI等二維影像技術(shù)進(jìn)行術(shù)前準(zhǔn)備，不可能全方位顯示病變情況?！芭R床經(jīng)驗再豐富的醫(yī)生也難免在復(fù)雜情況下操作失誤，極易出現(xiàn)脊髓神經(jīng)損傷、截癱等并發(fā)癥。”這次他之所以這么放心大膽，就是因為個體化設(shè)計的3D打印導(dǎo)板的有力輔助。整個過程就像根據(jù)GPS的導(dǎo)航功能開車，但精確程度無以復(fù)加。馬學(xué)曉認(rèn)為，3D打印醫(yī)學(xué)技術(shù)在脊柱外科的應(yīng)用是患者的最大福音。

據(jù)了解，這套當(dāng)前國際上最先進(jìn)的MIMICS計算機(jī)輔助外科技術(shù)與快速成型3D打印技術(shù)是于2014年7月，馬學(xué)曉在赴美進(jìn)行博士后研究期間為青島大學(xué)附屬醫(yī)院引進(jìn)的。這套系統(tǒng)運用MIMICS軟件采集并處理患者的CT數(shù)據(jù)，在計算機(jī)中制作三維模型，立體、精確地顯示病灶及周圍組織情況，據(jù)此設(shè)計手術(shù)方案，并在三維模型上完成虛擬手術(shù)。然后，再運用3D打印技術(shù)，等比例打印出患者病灶的全仿真模型，在模型上進(jìn)行細(xì)致的手術(shù)預(yù)演。

人工椎體植入脊柱

無獨有偶，不久前，浙江大學(xué)附屬第一醫(yī)院順利完成了國內(nèi)首例將3D打印技術(shù)應(yīng)用于治療脊柱多節(jié)段病癥的手術(shù)。

杭州一名21歲的大四女生近段時間胸痛得非常厲害，她到浙江大學(xué)附屬第一醫(yī)院就診后得知，自己患上了骨化性纖維瘤，第10、11節(jié)胸椎已經(jīng)遭到了明顯的破壞，出現(xiàn)了病理性骨折。

在得到這名患者的認(rèn)可，并通過所有的倫理手續(xù)后，浙大一院骨科主任林向進(jìn)和團(tuán)隊成員決定使用最新的3D打印技術(shù)，將鈦合金粉一層層疊加制成1比1的鈦人工椎體。12月3日，主刀醫(yī)生林向進(jìn)順利切除了她第10、11節(jié)胸椎的大部分椎體以及相關(guān)部位的椎間盤組織，然后僅用10分鐘就替換了患者原有的兩段椎體。

據(jù)了解，以往類似的手術(shù)需要分為兩個步驟，患者需要切除兩段病變胸椎，并用人工椎體替代，再輔以鋼板等器材進(jìn)行固定。而且，對于骨科醫(yī)生而言，根據(jù)X線片與CT片作出的術(shù)前判斷的精準(zhǔn)度也有限，需要打磨人工椎體以契合患者原有的脊柱，可能來回多次嘗試才能順利嵌入，對患者形成的體面創(chuàng)傷和心理傷害很大，效果往往也不盡如人意。

“定制化數(shù)字醫(yī)療3D打印”聯(lián)盟成立

2014年12月5日，國內(nèi)首家“定制化數(shù)字醫(yī)療3D打印”聯(lián)盟在青島市成立。這個聯(lián)盟由海信醫(yī)療設(shè)備股份有限公司、威高骨科材料股份有限公司、青島大學(xué)附屬醫(yī)院三方聯(lián)合成立。

“比方說常見的顱骨損傷，邊緣多是不規(guī)則的，傳統(tǒng)只能使用同一規(guī)格的鈦合金鋼板蓋住，而現(xiàn)在腦外科醫(yī)生可以根據(jù)缺損情況，利用海信的數(shù)字醫(yī)學(xué)軟件給出原始數(shù)據(jù)，由威高集團(tuán)用合適的材料建模，最終3D打印出需要的顱骨缺片。一塊頭骨打印出來需要兩小時，從威高打印室快遞到青島四小時，消毒半小時后就可以用到患者的顱骨上……”青大附院副院長董蒨這樣舉例向記者介紹了三方合作的具體操作程序。

據(jù)董蒨介紹，除了腦外科使用外，在口腔科的下頜骨修復(fù)、骨科的脊柱、椎間盤修復(fù)等領(lǐng)域，都可以使用這樣的“私人訂制款”材料。

威高集團(tuán)總經(jīng)理助理寇萬福告訴記者，3D打印的醫(yī)學(xué)材料主要使用的鈦合金無毒、質(zhì)輕，已經(jīng)被實踐證明是與人體相容性最好的醫(yī)用材料，在患者接受核磁共振等檢查時產(chǎn)生的干擾最少，比以往的人工椎體更為堅固耐用，可塑性更高。

另外，記者了解到，3D打印的個性化產(chǎn)品在應(yīng)用上目前尚無國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，需要采集臨床實驗數(shù)據(jù)促成這一標(biāo)準(zhǔn)的出臺?！岸ㄖ苹瘮?shù)字醫(yī)療3D打印”聯(lián)盟的一個重要使命是共享各自在硬件、軟件、臨床應(yīng)用等方面的優(yōu)勢資源，共同推動“定制化數(shù)字醫(yī)療3D打印”臨床應(yīng)用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)的制定。