4D打印助力醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)“私人訂制”手術(shù)方案

近年來，3D打印在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一直突破不斷。其高效快速準(zhǔn)確建立三維模型的特性與醫(yī)療領(lǐng)域講究精準(zhǔn)的要求不謀而合，具有廣泛的市場(chǎng)。醫(yī)療3D打印是使用3D打印的方法成型生物材料，特別是細(xì)胞材料，用來制造人工的組織、器官，還有各種假肢，手術(shù)導(dǎo)板等一系列生物醫(yī)療領(lǐng)域的產(chǎn)品。它是目前3D打印研究中最前沿的領(lǐng)域。

在日前舉行的西安生物醫(yī)健創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上，曹鐵生及其團(tuán)隊(duì)展示的個(gè)性化3D打印——人體置換物及生物支架項(xiàng)目，具有技術(shù)核心優(yōu)勢(shì)，并將3D打印技術(shù)和臨床手術(shù)實(shí)現(xiàn)更好結(jié)合，已經(jīng)多次應(yīng)用在臨床手術(shù)中，倍受關(guān)注。該項(xiàng)目最終獲得比賽三等獎(jiǎng)。

3D打印與外科手術(shù)完美結(jié)合

2015年7月，在唐都醫(yī)院胸腔外科，一次手術(shù)改變了一個(gè)人的命運(yùn)。

54歲的顧女士來自河南省洛陽市，1年前她在體檢時(shí)被診斷為胸骨腫瘤，隨后腫瘤組織不斷長大，進(jìn)而由于腫瘤壓迫產(chǎn)生了疼痛、胸悶、氣短等癥狀。她多處求醫(yī)，大多數(shù)醫(yī)院都表示只能切除胸骨，如果將胸前一塊骨頭切除，患者心臟就失去了“防護(hù)”墻，這意味著患者不能去擁擠的地方，甚至不能擁抱，嚴(yán)重的情況患者可能暈倒。因此，傳統(tǒng)的胸骨切除手術(shù)不是理想的選擇。

顧女士輾轉(zhuǎn)來到第四軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院。胸腔外科組織多名專家教授對(duì)顧女士病情進(jìn)行多次討論，研究治療方案。由于顧女士胸骨腫瘤直徑已經(jīng)達(dá)到6~7cm，目前已產(chǎn)生壓迫癥狀，必須進(jìn)行手術(shù)，將腫瘤部位以及被腫瘤侵蝕的胸骨組織切除。

經(jīng)過多次探討后醫(yī)院決定，為該患者進(jìn)行一次大膽嘗試，即切除完胸骨腫瘤后，再植入一塊與患者胸骨完全一樣的3D打印鈦合金胸骨。唐都醫(yī)院超聲診斷科教授、3D打印小組負(fù)責(zé)人曹鐵生表示，經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后，幾個(gè)科室通力合作，開始為顧女士研究制定最合適的“置換胸骨”方案。

顧女士的胸骨因?yàn)槟[瘤，幾乎沒辦法測(cè)出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)一旦出現(xiàn)偏差，打印出的胸骨就會(huì)不匹配，因此，“建�！笔亲畲蟮碾y點(diǎn)�！懊總�(gè)人骨骼、體征都不一樣，我們想了很多辦法，后來找到一位與顧女士身高、體重等特征相似的人，采集到其胸骨數(shù)據(jù)，結(jié)合顧女士胸骨數(shù)據(jù)后，多次對(duì)比、反復(fù)檢測(cè)，歷時(shí)半個(gè)月共同修整設(shè)計(jì)出了3D胸骨模型�！�

曹鐵生教授說，在比例為1∶1的3D打印塑料胸廓模型上，充分驗(yàn)證了3D胸骨模型的實(shí)用性和安全性后，最后委托西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室最終打印出了可植入的3D鈦合金胸骨模型。隨后，又對(duì)胸骨模型進(jìn)行了一系列嚴(yán)密醫(yī)學(xué)處理。

2015年6月22日，醫(yī)院為患者實(shí)施了“胸骨切除+ 3D打印鈦合金胸骨植入”手術(shù)。利用3D打印技術(shù)將可植入性鈦合金胸骨植入顧女士體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)病變胸骨的整體置換。術(shù)后患者恢復(fù)順利。

市場(chǎng)大有可為

目前，3D打印技術(shù)日益成為骨科手術(shù)的新寵，它通過數(shù)字化技術(shù)和軟件，利用3D打印機(jī)，直接打印出骨關(guān)節(jié)模具，不僅解決了手術(shù)中的難題，也大大提高了骨科患者的恢復(fù)質(zhì)量，還加快了愈合時(shí)間。
據(jù)相關(guān)專家介紹，骨科3D打印技術(shù)，不僅可以幫助醫(yī)生完成骨科手術(shù)，它還能很好的解決假體和骨頭長不到一起，或者連接松動(dòng)等問題。3D構(gòu)件由于在制造打印時(shí)，精度要求高，出來的成品能與患者骨頭結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)完美契合，因此更加穩(wěn)固。

1968年，曹鐵生畢業(yè)于第四軍醫(yī)大學(xué)醫(yī)療系，曾任職中國人民解放軍超聲醫(yī)學(xué)專業(yè)委員主任委員。長期從事心臟病學(xué)和超聲心動(dòng)圖學(xué)的醫(yī)、教、研工作。理論基礎(chǔ)扎實(shí)，臨床經(jīng)驗(yàn)豐富，被譽(yù)為“現(xiàn)代超聲理論之父”。

隨著3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，曹鐵生通過自己努力學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)，同時(shí)動(dòng)手制作出醫(yī)院第一臺(tái)醫(yī)用高精度3D打印機(jī)。當(dāng)醫(yī)用3D打印技術(shù)被攻克后，其他科室聽說有了該技術(shù)，提出能否將3D打印技術(shù)與臨床相結(jié)合。隨后大家將精力投向?qū)?D打印技術(shù)和臨床手術(shù)結(jié)合的工作中。

此后，3D打印人體置換物及生物支架被多次應(yīng)用在臨床手術(shù)中，為曾苦惱不已的患者開啟了新的人生。為多位患者解決了病患的問題：完成鈦合金替代物置換手術(shù)、3D打印鈦合金胸骨置換術(shù)、3D打印鈦合金肋骨置換術(shù)、3D打印漏斗胸矯形鋼板植入術(shù)等，制作3D打印支架治療胡桃夾綜合征，同時(shí)，利用3D打印技術(shù)，唐都醫(yī)院實(shí)現(xiàn)了對(duì)術(shù)式的創(chuàng)新，在手術(shù)前制作手術(shù)模型，精確指導(dǎo)手術(shù)。提高了手術(shù)的準(zhǔn)確度。

在生物醫(yī)藥創(chuàng)賽中，曹鐵生介紹，其項(xiàng)目的核心技術(shù)為通PLA材料3D打印，可以為醫(yī)生提供既高度逼真又低成本的外科模型，項(xiàng)目已經(jīng)多次應(yīng)用于第四軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院外科手術(shù)，提高手術(shù)成功率和精準(zhǔn)度，增強(qiáng)醫(yī)生和患者的信心，減少醫(yī)患矛盾。

近日，曹鐵生正在籌備設(shè)立公司，主要致力于醫(yī)學(xué)建模、醫(yī)用手術(shù)模型的打印及人體可植入物的打印工作。

根據(jù)他做出的市場(chǎng)預(yù)測(cè)：截至2015年5月底，全國醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)數(shù)達(dá)98.7萬個(gè)。而公司將致力于打造醫(yī)學(xué)3D打印設(shè)備及人體植入及介入的第一品牌，從技術(shù)創(chuàng)新到設(shè)備研發(fā)，再到連鎖中心建設(shè)，用3年時(shí)間完成3D打印的臨床驗(yàn)證，拿到CFDA產(chǎn)品注冊(cè)證，以自己的核心技術(shù)在國內(nèi)市場(chǎng)推廣開來。

在將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的同時(shí)，唐都醫(yī)院還將其應(yīng)用不斷延伸。

2016年4月，唐都醫(yī)院胸腔外科利用國際最新4D打印新技術(shù)，為一例因支氣管內(nèi)膜結(jié)核導(dǎo)致的氣管軟化性狹窄患者解除病痛。

4D打印是一個(gè)國際新概念，比3D打印多了一個(gè)時(shí)間維度，是在3D打印的基礎(chǔ)上，制作一種可吸收支架，通過調(diào)控生物材料的種類和分子量，調(diào)控支架的降解周期，使這個(gè)支架在未來2-3年內(nèi)逐漸降解被人體吸收，免除了患者二次手術(shù)取支架的痛苦。

伴隨著個(gè)性化3D打印——人體置換物及生物支架項(xiàng)目的應(yīng)用越來越廣泛，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程逐步加快，這一技術(shù)對(duì)于醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)的影響值得期待。

源自：西安高新區(qū)導(dǎo)報(bào)