【3D打印高端演講】北京工業(yè)大學(xué)激光工程學(xué)院教授陳繼民：數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)的應(yīng)用

【導(dǎo)讀】 在6月下旬，世界3d打印大會(huì)在青島舉行。南極熊3D打印網(wǎng)也到了現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量的報(bào)道，詳情請(qǐng)看南極熊報(bào)道 http://www.dddyin.com/forum-103-1.html 。南極熊作為一個(gè)3d打印的專業(yè)媒體平臺(tái)，一直致力于推動(dòng)中國(guó)3D打印行業(yè)的發(fā)展。希望下面的一些內(nèi)容對(duì)大家有所啟發(fā)。
張人佶：再一次用掌聲感謝徐銘恩教授。下一個(gè)是陳繼民教授，他是北京工業(yè)大學(xué)激光工程學(xué)院的教授。   

    陳繼民：大家上午好。我今天給大家講的是數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術(shù)的應(yīng)用，主要是有以下幾個(gè)。因?yàn)槲覀冎��?D打印本身適合于個(gè)性化的，在個(gè)性化有幾個(gè)方面，一個(gè)是航空航天的領(lǐng)域，還有就是文化創(chuàng)意領(lǐng)域，以及生物醫(yī)療領(lǐng)域。在這塊，因?yàn)楸本┦锌莆�也是根�?jù)國(guó)家總體的戰(zhàn)略，我們重點(diǎn)做了以下三個(gè)方面的工作。

    一個(gè)方面就是屬于三航領(lǐng)域，這個(gè)領(lǐng)域是由我們的王華民（音）教授在北航牽頭來(lái)做。另外一項(xiàng)工作就是作為醫(yī)療健康領(lǐng)域，這塊是由我們北京工業(yè)大學(xué)牽頭來(lái)做。另外還有一個(gè)屬于文化創(chuàng)意領(lǐng)域，是另外一家單位在做。

    我們做的生物醫(yī)療領(lǐng)域，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜來(lái)說(shuō)應(yīng)該分成這么幾個(gè)層次。離人體越近的要求越高，相對(duì)來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)一點(diǎn)的簡(jiǎn)單，并且比較容易實(shí)現(xiàn)。比如說(shuō)3D打印人體的模型，咱們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)的過(guò)程中，或者是在做手術(shù)之前，為了降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，把這個(gè)模型打出來(lái)，這樣比純粹依靠現(xiàn)在的大夫，依靠CT圖片、圖像做手術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較直觀，或者在手術(shù)之前做一些規(guī)劃。

    另外一塊，離人體更近一步的就是做手術(shù)過(guò)程中有一些醫(yī)療的輔助工具，這個(gè)地方就需要用到一些導(dǎo)板。這是一個(gè)例子，種植牙的時(shí)候要把牙齒種進(jìn)去，為了種得比較準(zhǔn)確，現(xiàn)在打一個(gè)導(dǎo)板，導(dǎo)板出來(lái)以后這個(gè)牙齒能夠非常準(zhǔn)確的植進(jìn)去。另外一塊是更深層的，裝到人體里面去了，這一塊需要更高的技術(shù)含量。但是相對(duì)來(lái)說(shuō)應(yīng)用目前來(lái)說(shuō)還有一定的距離。還有一個(gè)層次就是剛才很多教授介紹的，要做一些組織支架、器官打印。

    我們現(xiàn)在醫(yī)療上要進(jìn)行打印，實(shí)際上涉及到很多方面，其中一個(gè)就是我們說(shuō)的材料。材料在使用的過(guò)程中，根據(jù)你的用途，有的用樹(shù)脂，有的用粉末，有的用金屬。這一塊材料在做種植體的過(guò)程中，表面要有一層生物活性材料，再噴上去。另外一個(gè)，除了材料以外，還要有一些控制技術(shù)，這個(gè)控制技術(shù)當(dāng)然包括一些設(shè)備和成套的關(guān)鍵零部件。此外，還有一個(gè)軟件。這三個(gè)方面的環(huán)節(jié)缺一個(gè)都不行。

    我們想講的就是目前3D打印在醫(yī)療上面到底有多大的市場(chǎng)空間。這個(gè)地方有個(gè)數(shù)據(jù)，這是2012年的數(shù)據(jù)，我相信對(duì)目前3D打印熱心的企業(yè)家比較感興趣，因?yàn)樗麄儸F(xiàn)在覺(jué)得忽悠的成分比較多，覺(jué)得做3D打印并不賺錢，但實(shí)際上2012年的數(shù)據(jù)說(shuō)終止牙這一個(gè)領(lǐng)域，種一個(gè)牙在我們國(guó)內(nèi)大概是25萬(wàn)顆，臺(tái)灣地區(qū)只有25萬(wàn)顆，韓國(guó)數(shù)據(jù)是100萬(wàn)顆。種一顆牙，好像現(xiàn)在便宜的也要1萬(wàn)塊錢一個(gè)，這個(gè)實(shí)際上就是一個(gè)巨大的市場(chǎng)空間。傳統(tǒng)的方法來(lái)進(jìn)行種植牙的話，全靠醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)來(lái)種，很容易出現(xiàn)把牙齒種歪的情況。種歪的時(shí)候作為病人來(lái)說(shuō)可能并不知道，但實(shí)際上在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，牙齒就會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)、脫落，就有一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

    還有一項(xiàng)，如果我們采用導(dǎo)板的技術(shù)，其實(shí)這個(gè)導(dǎo)板技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，就是這么一個(gè)簡(jiǎn)單的形狀。借助這么一個(gè)簡(jiǎn)單打印出來(lái)的形狀，就很容易把這個(gè)牙種得很精確。對(duì)病人來(lái)說(shuō)，他的花費(fèi)并不會(huì)增加太多。

    還有一個(gè)比較廣闊的空間，比如說(shuō)醫(yī)生在做手術(shù)的過(guò)程中，我們知道做加工的時(shí)候需要一個(gè)假具，其實(shí)人體在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候也是一樣需要一個(gè)假具，這就是在做輔助器械這一塊有非常大的市場(chǎng)空間。在這個(gè)地方，我們想介紹的是我們開(kāi)展的一項(xiàng)工作，這項(xiàng)工作就是在治療腫瘤上的一個(gè)3D打印應(yīng)用。這一塊是國(guó)內(nèi)最先提出來(lái)的，并且目前已經(jīng)在醫(yī)院里面做了一些臨床實(shí)驗(yàn)，目前申報(bào)的就是一個(gè)醫(yī)療許可證。我們知道腫瘤一般來(lái)說(shuō)就是幾種方案，手術(shù)、放療、化療、中藥、生物等等。目前放療、化療應(yīng)該說(shuō)是最常用的，我們這個(gè)地方用的是一種內(nèi)放療，跟外放療不太一樣的地方就是要把放射性的粒子植入到腫瘤體里面去，不像目前外放療的方法，對(duì)人體的正常組織不會(huì)有這么大的副作用。我們現(xiàn)在一個(gè)放療下來(lái)，基本上癌細(xì)胞殺死的同時(shí)，人本身也被殺得差不多了。如果我們采用這種內(nèi)放療，把放射性的直接植入到腫瘤體里面，只殺腫瘤，而不殺正常的組織。這種方法早就有人提出來(lái)，但是現(xiàn)在的問(wèn)題是怎么樣能夠根據(jù)腫瘤的大小和形狀把這樣一顆顆的粒子植入進(jìn)去。因?yàn)楸旧砹Ｗ託⑺腊┘?xì)胞的空間范圍是有限的，我們要做一個(gè)規(guī)劃，根據(jù)每個(gè)人腫瘤大小形狀不一樣，我要植多少顆粒子進(jìn)去。這個(gè)應(yīng)該比較容易實(shí)現(xiàn)，但是問(wèn)題就在腫瘤是一個(gè)三維的東西，而且我們?cè)趺礃影堰@一顆顆的粒子精確的按照前面的設(shè)計(jì)植進(jìn)去，這套方案不太容易實(shí)現(xiàn)。這套方案實(shí)際上在國(guó)外也有，只不過(guò)這套方案相對(duì)來(lái)說(shuō)太復(fù)雜，而且本身成本也太貴，國(guó)內(nèi)在引入這項(xiàng)技術(shù)的同時(shí)，由于整個(gè)配套系統(tǒng)比較難掌握，所以國(guó)內(nèi)在治療腫瘤的效果并不是太好。

    如果想把這個(gè)粒子精確的按照我們的需要植進(jìn)去，能夠真正像理論模擬的那么好的話，那么這個(gè)腫瘤治療效果應(yīng)該是很好的。我們提出來(lái)用3D打印的方法來(lái)進(jìn)行植入，怎么進(jìn)行3D打印呢？首先我們根據(jù)腫瘤的一般做CT掃描的圖片，或者核磁共振的二維圖進(jìn)行重構(gòu)，我們?cè)谏厦孢M(jìn)行一些設(shè)計(jì)，把這么一顆顆的粒子排布到腫瘤體里面去。接下來(lái)的問(wèn)題就是我們要做一個(gè)導(dǎo)板，這個(gè)導(dǎo)板就是根據(jù)我們前面的設(shè)計(jì)，因?yàn)槲覀冊(cè)谧鲋踩胧中g(shù)的時(shí)候都是一些微創(chuàng)的方法，所謂微創(chuàng)就是把一顆顆的腫瘤按照針，沿著這個(gè)方向給它穿刺進(jìn)去以后，把腫瘤放在那個(gè)位置。把這個(gè)打印出來(lái)以后，我們?cè)谑中g(shù)的過(guò)程中一顆顆的針插進(jìn)去就可以達(dá)到我們前面講的效果。這一塊我們植入進(jìn)去以后，完全可以達(dá)到前面設(shè)計(jì)的要求，這樣做出來(lái)的效果就非常好。這是一個(gè)例子，經(jīng)過(guò)粒子植入以后，這么大的一塊腫瘤基本上都不見(jiàn)了，剩下的都是那些粒子，粒子慢慢消失。這一塊效果應(yīng)該是得到了同行的認(rèn)可。

    與此同時(shí)，我們做這項(xiàng)工作的時(shí)候也自己開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)自己用來(lái)3D打印的機(jī)器。作為醫(yī)生來(lái)說(shuō)，我設(shè)計(jì)好以后馬上可以打出來(lái)。

    目前主要的問(wèn)題其實(shí)應(yīng)不是技術(shù)上的障礙，因?yàn)槲覀冏雠R床實(shí)驗(yàn)效果也比較好�，F(xiàn)在問(wèn)題就是要臨床取證，這是一個(gè)問(wèn)題。另外一個(gè)問(wèn)題就是設(shè)計(jì)人員，他要對(duì)醫(yī)生非常了解，同時(shí)對(duì)工程打印這一塊也要比較清楚，所以這一塊相對(duì)來(lái)說(shuō)可能缺乏。還有就是我們要做這一塊工作的話，它要涉及到各個(gè)方面，比如說(shuō)我們打印要醫(yī)用的導(dǎo)板，目前來(lái)說(shuō)我們都是用國(guó)外進(jìn)口的材料，還有裝備、軟件等等一系列的問(wèn)題。

    因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系，我就不多說(shuō)了，謝謝大家。