3D打印技術(shù)：為個(gè)人定制合適的中耳骨解決聽力減退問題

在耳內(nèi)深處，有三顆米粒大小的耳骨，作用是協(xié)助傳導(dǎo)來自鼓膜的聲音。通常如果其中一塊小耳骨損壞，可以由醫(yī)生植入一個(gè)陶瓷或金屬的替代品。但除非剛剛合適，不然它們很容易移位，造成更嚴(yán)重的聽力減退�，F(xiàn)今，研究者提出使用3D打印技術(shù)來為個(gè)人定制合適的中耳骨。目前植入陶瓷和金屬的辦法存在一個(gè)問題，即它們會(huì)在術(shù)中或術(shù)后移位。植入物還有可能被瘢痕組織覆蓋，從而失去導(dǎo)音能力。這類手術(shù)的成功率僅在55%到75%之間。

杰夫瑞·D·赫希博士是位于巴爾的摩的馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院放射科助理教授，他受到3D打印人類假體（包括義肢）的啟發(fā)，為什么不用這個(gè)辦法試試制作耳內(nèi)小骨呢？借助CT掃描，研究者得到三塊耳骨的精確圖譜，這三塊耳骨有一個(gè)名字：“聽小骨”，他們依此打印出準(zhǔn)確的模型，安裝到人體標(biāo)本的耳內(nèi)。

據(jù)赫希介紹，“三塊小骨互相聯(lián)結(jié)，形同鏈條；任一環(huán)失靈都會(huì)引起傳導(dǎo)性聽力減退�！毖芯空叻謩e把三個(gè)人體標(biāo)本，每個(gè)標(biāo)本三個(gè)聽小骨，拿掉中間那個(gè)聽小骨。他們用CT掃描儀制圖，再依此以樹脂為原料用桌面3D打印機(jī)做出了一個(gè)簡(jiǎn)單的支柱。支柱兩端呈杯形打開，恰好能卡進(jìn)缺口。赫希請(qǐng)四位外科醫(yī)生對(duì)人體標(biāo)本和打印出來的小骨進(jìn)行配對(duì)�！斑@就像故事里面金鳳花姑娘看東西：這個(gè)太緊，那個(gè)太松”，赫希說。四位醫(yī)生都做了正確的配對(duì)，“他們說就跟卡扣一樣，剛剛好”，他進(jìn)一步解釋道。這項(xiàng)研究在北美放射學(xué)會(huì)的年會(huì)上得到了展示；論文最初發(fā)表于《醫(yī)學(xué)3D打印》期刊上。

斯坦福大學(xué)羅伯特·杰克勒博士認(rèn)為，這項(xiàng)研究是一個(gè)重要的概念性驗(yàn)證。杰克勒是一名耳科、耳神經(jīng)科醫(yī)生，專門研究耳部疑難雜癥。他指出，一直以來，人們都把3D打印出來的中耳骨用于教授學(xué)生手術(shù)方法，但迄今還沒有在臨床病人身上用過。

注：網(wǎng)絡(luò)配圖

赫希和他的研究小組都忽略了一個(gè)問題：在手術(shù)期間，骨骼自身以及它與周圍組織的關(guān)系會(huì)發(fā)生變化，杰克勒說。耳骨在受到感染之后通常會(huì)受到侵蝕，醫(yī)生需要先做清理，那就意味著骨骼本身從術(shù)前到術(shù)中會(huì)有變化 。一個(gè)辦法就是最終把掃描設(shè)備和打印機(jī)搬進(jìn)手術(shù)室，以便在手術(shù)進(jìn)行過程中制作專屬的耳骨。

另外，打印材料必須具有生物相容性。它不能太重，并且需要有適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)特性，杰克勒強(qiáng)調(diào)，“如果它太有彈性、太松或是太重，那就對(duì)振動(dòng)不利。同樣的道理，用太堅(jiān)實(shí)的材料，聲音也傳不過去。”

赫希坦言這項(xiàng)研究目前有不少局限。研究使用的人體是切割之后的局部標(biāo)本，而非整個(gè)人的頭部，故而掃描不具代表性；并且研究者并未在后期進(jìn)行傳導(dǎo)測(cè)試來檢驗(yàn)修復(fù)后的耳骨能不能成功傳導(dǎo)聲音。讓他激動(dòng)異常的是未來的無限可能，這其中就包括設(shè)計(jì)多孔植入體，并把人體干細(xì)胞浸注其中；干細(xì)胞能夠長(zhǎng)出骨骼�！袄碚撋险f，如果植入浸有干細(xì)胞的假體，人體很有可能創(chuàng)生出一種以患者自身細(xì)胞為基礎(chǔ)的永久假體�！彼�說。

赫希認(rèn)為，打印耳骨只是假體打印浪潮中的一朵小浪花。“3D打印正在創(chuàng)造一場(chǎng)假體革命。未來任何人在任何時(shí)候需要任何植入物，都會(huì)是依據(jù)圖像數(shù)據(jù)做出的專屬、私人定制產(chǎn)品�！�

來源：AIP InsideScience & 企鵝科學(xué)
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