鐘世鎮(zhèn)院士：數(shù)字醫(yī)學研究奠定廣東醫(yī)學3D打印發(fā)展基礎

文/潘慧

醫(yī)學3D打印作為一種新的制造技術(shù)，是數(shù)字醫(yī)學中的重要組成部分。目前3D打印技術(shù)在術(shù)前規(guī)劃、精準定位、輔助矯形、骨科置入等領域均有廣泛運用，涉及骨科、牙科、頜面外科、腫瘤科、肝膽外科、心腦血管外科、康復外科等各醫(yī)學學科，對提高醫(yī)學教學實踐、改變傳統(tǒng)醫(yī)學教學模式、實現(xiàn)數(shù)字化精準醫(yī)療教學均具有重要的作用。

數(shù)字醫(yī)學為醫(yī)學3D打印鋪路

廣東省在醫(yī)學3D打印技術(shù)應用方面處于國內(nèi)領先的地位，也是國內(nèi)數(shù)字醫(yī)學的發(fā)源地。在中國工程院院士、南方醫(yī)科大學教授鐘世鎮(zhèn)倡導下，2001年舉行的第174次香山科學會議首次研討了中國數(shù)字化虛擬人體的科技問題，揭開了中國數(shù)字人與數(shù)字醫(yī)學研究的序幕；2002年開啟了數(shù)字化虛擬人系列研究，使中國成為繼美國、韓國后第三個擁有本國虛擬人數(shù)據(jù)庫的國家,并成立了國際數(shù)字醫(yī)學學會；在2003年召開的第208次香山科學會議上，研討了中國數(shù)字化虛擬人體研究的發(fā)展與應用問題。

之后，從無到有、從模仿到創(chuàng)新、從繼承到發(fā)展、從理論探討到開發(fā)應用，數(shù)字醫(yī)學的基礎和應用研究在我國得到迅速發(fā)展，并取得了令人矚目的成績。在此背景下，鐘世鎮(zhèn)院士基于數(shù)字醫(yī)學提出了數(shù)字骨科的理念，成立了廣東省數(shù)字醫(yī)學協(xié)會，這為廣東3D打印在醫(yī)學上的應用奠定了基礎。

近年來，鐘世鎮(zhèn)院士及其團隊在前期數(shù)字醫(yī)學研究的積累下，將研究重點放在計算機與數(shù)字醫(yī)學的前沿交叉學科——醫(yī)學3D打印。鐘世鎮(zhèn)院士認為，隨著數(shù)字醫(yī)學的發(fā)展，在一些復雜的手術(shù)開展前，醫(yī)生可將患者個體數(shù)據(jù)輸入電腦，然后通過3D打印技術(shù)制作模型，大幅度提高手術(shù)精準度。

團隊開展的骨骼3D打印已進入動物試驗階段

早在2015年，鐘世鎮(zhèn)院士團隊骨骼3D打印就進入動物試驗階段。3D打印目前在醫(yī)學界最主要的應用，依然停留在先模擬復雜情況，讓醫(yī)生提前練手的階段；再進一步，就是在3D打印的同時打好手術(shù)導軌，手術(shù)醫(yī)生在操作時完全按導軌設定的區(qū)域進行手術(shù)、固定即可。但這畢竟沒有實質(zhì)性植入，只是具有參考意義。

在此基礎上，鐘世鎮(zhèn)院士團隊開始考慮人體和動物骨骼的3D打印。他想做的是，用同種異體的骨粉作為打印材料，由于這種骨粉來自人類或同種動物，理論上會比單純用金屬材質(zhì)打印的骨骼更易與人體相融。

他們進行了山羊和兔子的骨骼3D打印，分別用山羊和兔子的骨粉再加生物膠，打印出的骨骼進行移植后將研究其與真正骨骼之間的差距。如果是打印人類骨骼，則同樣會取人類的骨粉作為打印材料，生物膠則起粘合作用，因為骨粉畢竟是失去骨細胞活性的無生命物質(zhì)，骨粉與骨粉之間的聚合要依賴生物膠來完成。

3D打印采用的是逐層掃描打印，一層纖細的骨粉再加上一層生物膠，最終需要多少層，取決于打印對象的長度、高度和厚度，骨粉的直徑一般在0 .1毫米級。鐘世鎮(zhèn)院士團隊于上世紀90年代就開始做這方面的測試，一方面是為了掌握最基礎的數(shù)據(jù)，另一方面也能逆向倒推相應的保護機制。

院士專家工作站助力醫(yī)院臨床應用3D打印技術(shù)

如今，轉(zhuǎn)化醫(yī)學、精準醫(yī)學已成為國際前沿醫(yī)學科學研究的新方向、新熱點，并在多學科取得了巨大的成功。鐘世鎮(zhèn)院士專家團隊在轉(zhuǎn)化醫(yī)學、精準醫(yī)學領域已取得了令人矚目的成就，如手術(shù)方式的革新、醫(yī)用生物材料及器械研發(fā)、生物力學在骨科治療的應用，在數(shù)字醫(yī)學、醫(yī)學3D打印技術(shù)引領下的各項臨床治療應用等。鐘世鎮(zhèn)院士團隊的科研成就已大量應用于臨床，尤其是在創(chuàng)傷救治領域，為我國創(chuàng)傷救治領域臨床治療水平的提升，作出了大量的貢獻。

2019年4月24日，鐘世鎮(zhèn)院士專家工作站落戶廣東佛山市順德樂從鎮(zhèn)。廣州醫(yī)科大學附屬順德醫(yī)院與鐘世鎮(zhèn)院士團隊緊密合作，共同致力于打造佛山市數(shù)字醫(yī)學與3D打印臨床醫(yī)學研究基地。雙方以醫(yī)學創(chuàng)新及臨床醫(yī)學實用需求為向?qū)В皂椖繛榧~帶，合作攻克和轉(zhuǎn)化臨床相關(guān)醫(yī)學核心關(guān)鍵技術(shù)，通過基礎和臨床醫(yī)學的緊密結(jié)合，提升醫(yī)院的科研能力，進一步推動微創(chuàng)外科精準醫(yī)學的發(fā)展，為醫(yī)院打造區(qū)域數(shù)字化轉(zhuǎn)化中心提供助力，同時為本地患者帶來更高質(zhì)量的醫(yī)療服務。

目前，鐘世鎮(zhèn)院士專家工作站正和廣州醫(yī)科大學附屬順德醫(yī)院手足整形外科合作開展將3D打印技術(shù)應用到足踝損傷修復和畸形矯正手術(shù)中的研究，通過和手足外科的合作，可以為患者進行更精細化、個性化的手術(shù)治療，把損傷的肢體修復得幾乎和原來一樣。下一步將利用3D打印、數(shù)字醫(yī)學、生物力學等領域的技術(shù)，優(yōu)化足踝固定器械鋼板，希望可以成功研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型醫(yī)療器械，增強治療效果。

早在2015年12月，鐘世鎮(zhèn)院士專家工作站就落戶廈門市第五醫(yī)院。廈門市第五醫(yī)院借助鐘世鎮(zhèn)院士專家及其團隊在醫(yī)用新型材料和器械的研發(fā)、數(shù)字醫(yī)學、臨床應用解剖學、組織工程學、生物力學、3D打印技術(shù)等方面取得的豐富經(jīng)驗及大量成果，提高醫(yī)療技術(shù)和科研水平，尤其是創(chuàng)傷救治水平，最終提升創(chuàng)新能力，通過基礎醫(yī)學與臨床醫(yī)學的密切協(xié)作，規(guī)范精確診療過程，推動精準醫(yī)學的發(fā)展，降低醫(yī)療費用，造福當?shù)貜V大病患。在鐘世鎮(zhèn)院士專家工作站指導下，廈門市第五醫(yī)院臨床已廣泛開展應用醫(yī)學3D打印等新技術(shù)。