3D打印新玩兒法：為自己打一把手術(shù)刀

3D打印技術(shù)所具有的快速性、準確性數(shù)字化模型驅(qū)動的個性化制造及擅長制作復(fù)雜形狀實體的特性，使它在醫(yī)學領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。同仁醫(yī)院的眼科醫(yī)生正是依靠該技術(shù)，為自己定制了一把手術(shù)刀。

3D打印定制手術(shù)刀數(shù)字模型

3D打印技術(shù)所具有的快速性、準確性數(shù)字化模型驅(qū)動的個性化制造及擅長制作復(fù)雜形狀實體的特性，使它在醫(yī)學領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。目前，一些醫(yī)療專家已經(jīng)成功通過3D打印技術(shù)，根據(jù)各自的專業(yè)、需求，定制個性化手術(shù)器械。同仁醫(yī)院的眼科醫(yī)生正是依靠該技術(shù)，為自己定制了一把手術(shù)刀。

個性化的手術(shù)刀

3D打印在學界被稱為增材制造，或者快速成形。傳統(tǒng)的加工方法是切削加工，而3D打印是一種利用材料層層堆積，制造三維實體結(jié)構(gòu)的技術(shù)。它最重要的特點就是可以個性化定制和對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造。

北京市計算中心的齊軼鵬博士告訴《中國科學報》記者，在醫(yī)療領(lǐng)域，無論是被施術(shù)者還是施術(shù)者，都存在個體差異，有了3D打印技術(shù)，通過獲取病人和醫(yī)生的數(shù)據(jù)，可以提前進行手術(shù)規(guī)劃、器械規(guī)劃。

這把定制的手術(shù)刀看上去并沒有什么特別，但齊軼鵬透露，刀頭的夾角是其中的關(guān)鍵所在。同仁醫(yī)院的眼科醫(yī)生希望通過調(diào)整角度，使手術(shù)刀既符合自身的使用習慣，又有利于提升對特定病人的手術(shù)成功率。

“最初，是由醫(yī)生提出自己的需求，我們據(jù)此快速完成數(shù)字化模型構(gòu)建，而后精確快速原型迭代�！饼R軼鵬表示，該手術(shù)器械的定制過程并不復(fù)雜。手術(shù)刀的方案設(shè)計只用了1個小時，3D技術(shù)打印出原型僅用半個小時就立等可取。

在他看來，這種制作方法最大的優(yōu)勢在于響應(yīng)速度。“患者從入院到手術(shù)一般不會超過一周時間，因此，手術(shù)、器械規(guī)劃都需要在一周之內(nèi)完成。傳統(tǒng)的加工方法無法在這么短的周期內(nèi)完成所有的流程。”

材料與成型技術(shù)

據(jù)齊軼鵬介紹，目前，3D技術(shù)的發(fā)展特別依賴于材料和成型技術(shù)的配合。

在醫(yī)學領(lǐng)域，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，打印材料一般可以分為四種。第一種統(tǒng)稱為沒有生物學性能的材料，主要用來制作體外的個性化模型，用于手術(shù)規(guī)劃、疾病治療，或者輔助大夫與患者溝通，手術(shù)器械就是其中之一；第二種則是具有生物相容性的材料。用這種材料制作的個性化器件就可以植入到體內(nèi)，幫助修復(fù)缺損的器官，恢復(fù)功能；第三種是可降解的生物活性材料。這種材料可以幫助體內(nèi)組織的再生，同時它可以被身體吸收并排出。

前三種材料都是沒有生命的，而在醫(yī)學3D打印中，最有挑戰(zhàn)性的打印材料是有生命的，即把活細胞當作打印材料，它可以打印出細胞構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)，用于研究組織的再生、研究疾病發(fā)生的原因和藥物作用等。

除此之外，在諸多的成型技術(shù)中，POLYJET技術(shù)是齊軼鵬認為的目前在性能和精度方面最為出色的，醫(yī)用3D打印多采用的是這種方法，此次定制的手術(shù)刀也正是使用該打印技術(shù)成型的。

齊軼鵬說，POLYJET被稱為樹脂噴射固化技術(shù)，它所使用的是一種光敏樹脂材料。這種材料對特定波長的光十分敏感，照射后可以固化。POLYJET類似于一種“噴墨打印機”，在成型室里鋪上一層超薄的光敏樹脂。每鋪完一層后，噴頭架邊上的紫外光球立即發(fā)射紫外光，快速固化和硬化每層光敏樹脂。每打印完一層，機器內(nèi)部的成型底盤就會極為精確地下沉，而噴頭繼續(xù)一層一層地工作，直到原型件完成。

在成型時，POLYJET使用了兩種不同的光敏樹脂材料：一種是用來成型實體部件的成型材料，另一種類膠體則用來作為支撐部件的支撐材料。成型完成后，只用一個水噴頭就可以輕易地移除支撐材料，留下光滑的表面。

他告訴《中國科學報》記者，POLYJET技術(shù)是由國外公司發(fā)明并申請專利的，目前在國內(nèi)并沒有自己的設(shè)備和專利許可，必須依賴進口，因此，能夠使用該打印技術(shù)的機構(gòu)也寥寥無幾。

普及面臨挑戰(zhàn)

盡管，3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用潛力無限，但我國尚無相關(guān)的3D打印醫(yī)療器械安全有效評價體系和法律支撐。《醫(yī)療器械注冊管理辦法》中明確規(guī)定，3D打印醫(yī)療器械的臨床研究必須報CFDA審批后才能進行。齊軼鵬表示，目前，醫(yī)療人員還無法在醫(yī)療實踐中使用3D打印的醫(yī)療器械，只能作為實驗治療用。

“適用3D打印的材料還在研究階段，且國內(nèi)3D打印機核心技術(shù)相對薄弱，已有的成型技術(shù)發(fā)展得比較粗糙�！饼R軼鵬坦言，要在醫(yī)療領(lǐng)域深入、普及3D打印依然面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。