3D打印或?qū)⒏淖兙歪t(yī)格局

       如今這個(gè)世界可謂無奇不有，豐富多彩，當(dāng)人們?cè)跉g呼宇航員征服月球成功實(shí)現(xiàn)“太空漫步”時(shí)，“奇跡”也開始降臨在人類自身：缺損的頭顱骨，經(jīng)過修補(bǔ)，可以完好如初；逼真的人耳可以在身體上瞬間“長(zhǎng)出”；骨盆長(zhǎng)了腫瘤，切除后還能重新裝上新的……創(chuàng)造這些奇跡的正是被列為21世紀(jì)初世界十大科技進(jìn)步之一的“3D打印”。

　　中國(guó)工程院院士戴尅戎率先將3D打印技術(shù)引入到中國(guó)骨科界，由此“3D夢(mèng)”之旅就此漸漸展開，無數(shù)病人、醫(yī)生夢(mèng)寐以求的個(gè)性化治療愿望得以實(shí)現(xiàn)，他和他的團(tuán)隊(duì)也正帶領(lǐng)我們一步步走向人類“脫胎換骨”的夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)。

　　3D打印改變了女孩的一生

　　這是一個(gè)來自內(nèi)蒙古大草原的十九歲女孩，看她的背影，身材修長(zhǎng)，亭亭玉立�？墒牵�誰又能想到，女孩從小就因多發(fā)性脂肪瘤，左腿從腳趾到髖關(guān)節(jié)處廣泛發(fā)育畸形，整條腿就像“麻花”一樣又彎又?jǐn)Q。為了不用拐杖，倔強(qiáng)的女孩每天都單腿跳著上學(xué)。她一直夢(mèng)想著有一天，自己能夠像正常人一樣雙腳著地走路。十九歲這一年，女孩遇到了人生的一大難題：是接受截肢回學(xué)校讀書考大學(xué)，還是繼續(xù)四處求醫(yī)尋求保肢良方？此前，女孩的母親不知找了多少家醫(yī)院，甚至為了湊錢給女兒治病，已經(jīng)到了賣房求醫(yī)的地步。最后一站，母女倆從內(nèi)蒙古千里迢迢趕到上海，來到上海交通大學(xué)附屬第九人民醫(yī)院。踏進(jìn)醫(yī)院的那一刻，女孩有過一絲猶豫，因?yàn)樗�不知道這里究竟是重生的開始，亦或是夢(mèng)想的終結(jié)。

　　在第九人民醫(yī)院，戴尅戎接待了女孩�？粗�女孩嚴(yán)重畸形的左腿，他不禁陷入了沉思。這個(gè)病例實(shí)屬罕見，若要治療，不但需要切除腫瘤植入人工關(guān)節(jié)，同時(shí)人工關(guān)節(jié)還要能對(duì)腿骨的扭曲進(jìn)行矯形，可是當(dāng)時(shí)沒有一種類型的人工關(guān)節(jié)能完成這樣的任務(wù)。戴尅戎想，也許可以試試最新的3D打印技術(shù)。

　　提取女孩左腿的CT參數(shù)，去除片子上的肌肉、內(nèi)臟等影像，再將數(shù)據(jù)輸入3D打印機(jī)，戴尅戎在3D打印技術(shù)（又稱快速原型技術(shù)）的幫助下打印出了女孩畸形的下肢骨胳和關(guān)節(jié)。在模型上，戴尅戎看到雖然股骨和小腿骨都有彎曲，但畸形主要集中在膝關(guān)節(jié)處——膝蓋只能伸直到90度，而且還水平扭轉(zhuǎn)了60度�！爸灰�讓膝關(guān)節(jié)恢復(fù)正常角度，也許就能解決大部分畸形了！ ”戴尅戎這么想著。在模型的幫助下，戴尅戎團(tuán)隊(duì)對(duì)手術(shù)進(jìn)行了充分、細(xì)致的設(shè)計(jì)，一次又一次地在模型上進(jìn)行手術(shù)模擬。

　　他計(jì)劃先將膝關(guān)節(jié)處的韌帶全部切斷，將其轉(zhuǎn)回正常的角度，接著再把膝蓋骨也搬回原位。這么做并不難，可是韌帶一斷，關(guān)節(jié)不就很容易松動(dòng)，甚至脫位嗎？戴尅戎心里不斷琢磨著：“看來只能在女孩關(guān)節(jié)處安裝人工關(guān)節(jié)和幾個(gè)制約裝置，借助外力讓關(guān)節(jié)不要松動(dòng)。 ”同時(shí)，戴尅戎也實(shí)施了為女孩做大腿和小腿的截骨矯正和腫瘤切除，讓女孩重獲新生。術(shù)后一個(gè)月，在雙拐的幫助下，女孩有生以來第一次雙腿著地走路，她多年的夢(mèng)想終于實(shí)現(xiàn)了！一年后，她如愿考上大學(xué)。三年后的今天，如今大三的她已經(jīng)可以脫拐走路。

　　上世紀(jì)80年代，在一次煙臺(tái)舉辦的人工關(guān)節(jié)會(huì)議上，戴尅戎和時(shí)任交大精密機(jī)械系主任的王成燾結(jié)下了不解之緣。當(dāng)時(shí)誰也不曾想到，此番相識(shí)竟促成了他倆此后多年的合作。他們?cè)趪?guó)內(nèi)外首先提出了優(yōu)先區(qū)定制的概念，首次將3D打印技術(shù)推廣到膝、肩、踝、肘、腕、骨盆等各個(gè)部位。戴尅戎說：“如果需要的話，現(xiàn)在我們可以對(duì)四肢所有關(guān)節(jié)、骨頭進(jìn)行定制，從而制造出個(gè)性化的假體�！睋�(jù)了解，現(xiàn)在已有數(shù)百例病人在3D打印技術(shù)的幫助下制作了個(gè)體化的骨關(guān)節(jié)修復(fù)假體。

　　目前，在第九人民醫(yī)院，3D打印技術(shù)除了用于骨科，還輔助整復(fù)外科、口腔科、眼科的醫(yī)生制作塑料模型，在給患者修復(fù)顱骨、修整下巴、重塑顴骨、眼眶等部位時(shí)派上用場(chǎng)。

有望實(shí)現(xiàn)一步打印“人骨”

　　3D打印機(jī)是如何工作的？它和傳統(tǒng)打印機(jī)工作時(shí)最大的區(qū)別在哪里？當(dāng)3D打印機(jī)工作時(shí)，透過玻璃觀察窗可以看到，打印機(jī)發(fā)射出的電子束或激光，正在迅速融化材料粉末，如此一點(diǎn)一點(diǎn)、一層一層地往上堆疊材料，慢慢地，一個(gè)凹凸有致的人工半骨盆便成型了。此時(shí)再對(duì)比之前的CT照片，可以發(fā)現(xiàn)二者之間造型幾乎無異，甚至模型里面還內(nèi)含空隙，可供血管和細(xì)胞長(zhǎng)入。經(jīng)過冷卻，掃去多余的粉末，栩栩如生的骨盆便誕生了。

　　戴尅戎說： “目前3D打印出的大多數(shù)還僅僅是模型，無法直接植入人體內(nèi)，之后還是要到工廠運(yùn)用傳統(tǒng)的減量制造工藝制作假體�！�

　　難道3D打印就沒有辦法直接打印出可以植入人體的關(guān)節(jié)嗎？戴尅戎表示，若想直接打印出金屬制品也不是不可以，但在技術(shù)層面需要進(jìn)行極大逾越。據(jù)了解，為了將金屬粉進(jìn)行融合，需要1000度以上的高溫，而且某些金屬，比如鈦在高溫下就會(huì)變成氧化鈦，顯著降低了制品的物理性能。因此為了防止氧化，目前只有采取兩種辦法：一是制造真空環(huán)境，二是充入惰性氣體氮?dú)�。這樣一來，情況就復(fù)雜了許多。所以，近十年來， 3D打印金屬制造技術(shù)一直是新的發(fā)展熱點(diǎn)。

　　可喜的是，如今醫(yī)生們翹首以盼新一代3D打印機(jī)已實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，打印頭能發(fā)射溫度極高、焦點(diǎn)集中的電子束或激光，迅速融化金屬或陶瓷，一點(diǎn)一點(diǎn)完成粉末材料的 “堆疊”。而用金屬材料直接打印的人工骨胳不僅能更好地與周圍組織融合，而且相比傳統(tǒng)植入物，這種人工骨擁有移植所需要的剛度和強(qiáng)度。戴尅戎透露，預(yù)計(jì)再經(jīng)過幾年的時(shí)間試驗(yàn)和申請(qǐng)批準(zhǔn)，就可進(jìn)行使用。如此看來，人類實(shí)現(xiàn)“脫胎換骨”之夢(mèng)僅剩下一步之遙！

　　戴尅戎介紹，到時(shí)不用再根據(jù)模型制作假體，這將節(jié)省大量時(shí)間，并且，由于材料的高使用率，使得生產(chǎn)一件產(chǎn)品和生產(chǎn)大量同樣產(chǎn)品的單價(jià)相同，也就是說，在獲得個(gè)性化的產(chǎn)品同時(shí)還不多花錢，真是一舉兩得。

　　3D打印或?qū)⒏淖兙歪t(yī)格局

　　3D打印技術(shù)將對(duì)人類生活帶來巨大變化，戴尅戎表示，若干年后，大規(guī)模的流水線制造模式極可能逐步走向終結(jié)，個(gè)性化的模式將受到推崇。隨著生產(chǎn)流水線的關(guān)閉，3D打印的興起，一些需要大量廠房及工人的 “大產(chǎn)業(yè)”可能又會(huì)重新倒退回“小作坊”。而這，對(duì)個(gè)性化的人工器官制造，將迎來一個(gè)新紀(jì)元。

　　戴尅戎說：“未來，個(gè)性化的人工器官制造，不一定非得在城市。只要有3D打印設(shè)備，偏遠(yuǎn)地區(qū)也可以根據(jù)傳送“圖紙”自制人體零部件。 ”因此，各類產(chǎn)品的制造可能會(huì)由現(xiàn)在的集中生產(chǎn)、全球分銷變成分散生產(chǎn)、就地銷售。物流業(yè)也將發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變，運(yùn)輸、銷售成本將大幅度降低。

　　“以后，也不用因?yàn)樾枰�等待“人體零部件”影響手術(shù)時(shí)間了。而創(chuàng)新也可以變得很簡(jiǎn)單，一臺(tái)筆記本電腦、一部3D打印機(jī)加上一個(gè)聰明的頭腦就能把創(chuàng)意輕松‘打印’成樣品。 ”戴尅戎解釋道。

　　戴尅戎表示，人類的生活方式也因此而悄然改變。曾經(jīng)，第一次工業(yè)革命揭開了資本主義工業(yè)化序幕，開始了城市化進(jìn)程；第二次工業(yè)革命使工業(yè)化進(jìn)入新階段，城市化速度加快。新的第三次工業(yè)革命說不定會(huì)反過來掀起 “反城市化”趨勢(shì)。戴尅戎預(yù)測(cè)：“許多人將不再執(zhí)著于城市生活，轉(zhuǎn)而搬到城市周邊甚至更遠(yuǎn)的地區(qū)居住，享受那里的優(yōu)美風(fēng)光。同時(shí)不用擔(dān)心那里“缺醫(yī)少藥”。這將導(dǎo)致人口的重新布局，大城市人口密集的弊端可能化解。當(dāng)然，這會(huì)是一個(gè)比較長(zhǎng)遠(yuǎn)的過程。 ”戴尅戎說。