黃文華：醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)平臺的建立及應(yīng)用

2019年9月19-21日，IAME中國（西安）國際3D打印博覽會暨高峰論壇在西安高新國際會議中心舉辦。2019IAME旨在搭建增材制造（3D打印）科技創(chuàng)新的開放合作共享交流平臺，匯聚全球頂尖的增材制造（3D打�。╊I(lǐng)域成果及人才，促進(jìn)行業(yè)各環(huán)節(jié)、產(chǎn)業(yè)鏈的銜接融合，在“增材制造技術(shù)與生物醫(yī)療論壇”上，南方醫(yī)科大學(xué)教授黃文華做了主題是《醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)平臺的建立及應(yīng)用》的報告。

醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)平臺的建立及應(yīng)用

南極熊根據(jù)現(xiàn)場速記整理的內(nèi)容：

3D打印平臺的建立和應(yīng)用，總結(jié)起來大致有幾個方面，首先是模型的打印，模型打印有教學(xué)模型、病理模型，打印后有支具的生產(chǎn)和外科導(dǎo)板，我們要進(jìn)行金屬打印和組織工程支架和組織器官打印，我們希望缺了一個器官就能打印出來一個器官，希望最后發(fā)展到細(xì)胞組織方面的打印。

無論是國家層面還是各個省的層面，都下了很大的力度來支持3D打印。一些人說3D打印是第三次工業(yè)革命的核心技術(shù)之一，在很多領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用，包括飛行器、汽車等方面，在醫(yī)療領(lǐng)域里面占了15%。它有很多的優(yōu)勢，比如復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造，包括高度的解剖匹配，實(shí)現(xiàn)個性化的定制，所以它具有強(qiáng)大的醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的推動效應(yīng)，也吸引了這么多的企業(yè)來投資。在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用有很多的優(yōu)勢，比如可以打印出來的模型做手術(shù)的規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)，還可以進(jìn)行術(shù)前的模擬訓(xùn)練及臨床教學(xué)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)患溝通，解決信息不對稱的問題，還有一些疑難病例可以打印下來永久的保存。

△3D打印盆骨脊柱模型

背景
醫(yī)學(xué)3D打印是一個技術(shù)群，需要多學(xué)科跨領(lǐng)域的合作。在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用主要涉及到人體結(jié)構(gòu)，剛才裴院長說到了數(shù)字醫(yī)學(xué)、數(shù)字骨科，因為要進(jìn)行圖像的處理、分割、重建等，都涉及到數(shù)字醫(yī)學(xué)方面的知識。植入到人體里面去或者有一些固定的結(jié)構(gòu)，力學(xué)的性質(zhì)很重要。有一些地方放進(jìn)去一段時間可能裂了，或者就不行了，所以力學(xué)的性質(zhì)也很重要，還有組織工程。最后要打印細(xì)胞，植入到人體，組織工程的是非常非常重要的。

南方醫(yī)科大學(xué)國家重點(diǎn)學(xué)科整體圍繞臨床應(yīng)用進(jìn)行研究，臨床應(yīng)用解剖學(xué)研究，醫(yī)學(xué)生物力學(xué)研究，數(shù)字醫(yī)學(xué)與3D打印新技術(shù)和組織工程研究，鐘院士大家都比較熟悉，他每天都在工作，對解剖方面的人體結(jié)構(gòu)，大家看到這些標(biāo)本或者工藝品，對臨床非常有必要的教育模型也好，很多做3D打印的企業(yè)，如果你能夠把這些打印出來，有很多效益點(diǎn)在里面。這是我們做的人體，最后能夠做到這樣，有很多這樣的圖片我就不一一展示了。包括心臟的部分，還有骨盆和血管之間的關(guān)系，歡迎大家有機(jī)會到我們南方醫(yī)科大學(xué)參觀指導(dǎo)，我們有世界三大人體博物館之一，在鑄型標(biāo)本方面確實(shí)是世界第一。在生物力學(xué)方面我們有了很久的積累，比如《嚴(yán)重性寰樞推脫位合并四肢癱新術(shù)式研究》，我們也取得了一系列的科技成果。這是數(shù)字醫(yī)學(xué)方面的積累，包括組織工程的積累。

△南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院3D打印人工椎體植入手術(shù)

應(yīng)用
這種情況下我們建立了3D打印技術(shù)研究所，我們在1999年就開始做，那時候還不叫3D打印，叫做快速成型。我們現(xiàn)在成立了3D打印技術(shù)研究所，有116臺3D打印機(jī)，最先進(jìn)的設(shè)備我們都有，有很多的博士后，跟各個方面的合作，這個平臺從檢測、設(shè)計到研發(fā)、到臨床應(yīng)用、到推廣、到培訓(xùn)，做了一系列的工作。這是我們做出來的一些，像剛才那么漂亮的標(biāo)本，那個標(biāo)本做的時候有一個新鮮的尸體來灌注，最后形成的，而現(xiàn)在顯然不可能再有這樣的過程，再有那么新鮮的尸體。現(xiàn)在利用3D打印的方法打印出來標(biāo)本用在教學(xué)上面是很多的，這是我們面對學(xué)生的教學(xué)，還有術(shù)前的規(guī)劃，我們在國家自然基金的支持下，做了3D打印的一些手術(shù)規(guī)劃，這些大家平時涉及到的比較多。


2013年2月13日，國家中央電視臺新聞聯(lián)播專門報道了南方醫(yī)科大學(xué)3D打印跟腹腔鏡技術(shù)結(jié)合做的手術(shù)。還有拇指再造，我們經(jīng)過非常精細(xì)的一些設(shè)計，迅速的采集，包括3D打印，包括手術(shù)的規(guī)劃，輔助醫(yī)生做好沒有手指造出一個手指出來。真正是在3D打印技術(shù)的輔助之下做出來了，我要申明一下，我們打印出來的手指不是接上去，是用輔助的方法來設(shè)計手術(shù)，而不是打印手指接上去，這個問題還是沒有解決的。現(xiàn)在有一些報紙和記者問你怎么接上去的，怎么打印出來的手指，不是這樣的，這些是從身上別的地方取一個共體來進(jìn)行的，所以3D打印在臨床上應(yīng)用有很多的優(yōu)勢。

△3D打印人工椎體

我們在廣東省省科技計劃指導(dǎo)下，也建立了支持中心，做了一些示范基地，在矯形器的設(shè)計方面做了一些工作。利用3D打印設(shè)計一個適合自己的又透氣又輕便的還可以活動的，這些器械已經(jīng)在臨床上得以應(yīng)用。像這些都是打印出來的一些假體的應(yīng)用，在2017年團(tuán)隊也獲得了國家的重大研發(fā)計劃，做了一些功能方面的研究，現(xiàn)在這方面的研究進(jìn)展很快。多孔結(jié)構(gòu)的一些植入物具有很多的優(yōu)勢，目前在生物材料的研究，無論是合成還是檢測都做了很多研究。在血管的打印和神經(jīng)的打印方面做了一些前瞻性的探討。

我們在3D打印的輔助之下做的手術(shù)，我們從設(shè)計到手術(shù)的錄入，在醫(yī)療方面的成果很多，也獲得了很多的專利。3D打印在幾個雜志中都有專欄，因為作為一個新的技術(shù)，醫(yī)學(xué)3D打印做完以后不知道發(fā)到哪里去，開辟了幾個專欄，同時跟很多基層3D打印有合作，建立了3D打印協(xié)會，參與了劉部長組織的一些標(biāo)準(zhǔn)制定，也承接了人社部對技術(shù)人才的一些培訓(xùn)，要求副高以上，每個班70個人，意味著每個省分一到兩個指標(biāo)。我們正在跟人社部說能不能擴(kuò)大招生指標(biāo)，或者多一點(diǎn)，包括住宿和吃飯都是由人社部掏錢。我們也辦了不同的班，還要注意很多媒體的報告，像“打出真正的骨頭”，真是語出驚人。這是我們在整形方面，韓國駐華大使專門介紹了韓國醫(yī)藥和我們的合作。

在生物打印方面，其實(shí)這是非常復(fù)雜的，我們打印血管，植入到人體免疫的問題怎么解決，植入到人體很快會被免疫系統(tǒng)攻擊，還有血管打印出來要舒張收縮，才能有它的功能。所以生物力學(xué)性質(zhì)怎么來解決，到底要到用到什么時候，如果三天就要換一個血管顯然是不科學(xué)的，我們怎么辦？我們有一個想法，把自己的干細(xì)胞取出來以后，分化成內(nèi)壁細(xì)胞，使最后這個細(xì)胞打印出來的組織是自身的組織，就解決了一個免疫的問題。整個的架構(gòu)為醫(yī)學(xué)的整個服務(wù)也獲得了不少的獎，這是博物館里面的一個部分展廳，專門是3D打印，將來為臨床和教學(xué)、產(chǎn)業(yè)服務(wù)。

最后我希望以后有很多的合作，也希望這個平臺成為各位同行的舞臺，謝謝大家！