解密梅州首個3D打印假肢 制作費(fèi)不到千元

每天上午8點30分至9點，是5歲的小濤濤（化名）訓(xùn)練3D手掌使用技巧的時間。與這個打印手掌相處近半月后，小濤濤熟練地掌握了它的使用方法，用它來抓橘子、玩小汽車，而這些都是他之前從未感受過的。

近日，梅州市首個3D打印假肢亮相，梅州市殘聯(lián)康復(fù)醫(yī)院為在其院進(jìn)行康復(fù)治療的殘疾兒童小濤濤裝配“3D手”。國家職業(yè)假肢制作師、梅州市殘聯(lián)康復(fù)醫(yī)院假肢矯形器裝配中心主任李凌峰介紹，目前該院的“3D手”已能實現(xiàn)簡單抓握功能，手的不同部位截肢者都能通過“3D手”完成日常手部操作，是他們近期的目標(biāo)
使用3D打印手可用勺子舀飯吃

本周一早上，記者與小濤濤一起走進(jìn)“3D手”訓(xùn)練室�？祻�(fù)訓(xùn)練師給小濤濤的右手帶上“3D手掌”，并幫他調(diào)節(jié)穩(wěn)定好“手”的位置，只見小濤濤腕部一彎曲，“手”上用彈力繩做成的“肌腱”帶動五只手指進(jìn)行彎曲，順利地抓住了桌上的黑板擦。訓(xùn)練完成后，小濤濤依然不愿意將“手”取下來，或握著身旁媽媽的手；或摸著旁邊的墻壁，看得出神；或用前肢的力量擺動著這只“塑料手”，任“手指”在空中揮動，好似在跳手指舞。記者問小濤濤喜歡這個新“玩具”嗎，內(nèi)向不愛說話的小濤濤突然開口興奮地說：“喜歡，它就像變形金剛的機(jī)械手�！�

小濤濤出生在2010年，他的媽媽陳女士（化名）永遠(yuǎn)也忘不了見到小濤濤第一面時的感受，看著兒子左手除拇指外，其他四指短小且全部并在一起，右手連拇指都沒有，兩只手就像是兩個小肉球，內(nèi)心十分痛苦。、

小濤濤一歲多時，父母發(fā)現(xiàn)他還不會爬行，便帶著他到廣州的醫(yī)院檢查，檢查得出孩子是腦癱，這對于本已慢慢接受孩子手部不健全的夫妻倆來說是沉重的一擊。但陳女士夫妻從未放棄孩子的治療，這些年來，在深圳商超里做售貨員的夫妻倆用微薄的工資支撐著孩子的治療�！爱�(dāng)時打藥水、康復(fù)訓(xùn)練，還有我們在廣州的食宿，每個月要花去一萬多元�！焙髞恚�陳女士辭去工作專心陪著兒子治療�！笆植坎唤∪�，希望通過康復(fù)訓(xùn)練能讓腿部有力量，能像正常孩子般行走�！标惻�士說。

陳女士曾帶著小濤濤四處求醫(yī)，問詢是否能做將手指分開的手術(shù)，但都被醫(yī)院拒絕了；打聽到上海一家醫(yī)院此類手術(shù)較為成熟，但考慮到費(fèi)用問題，一家人遲遲未敢行動。去年8月份，丟下剛剛滿月的第二個孩子，陳女士帶著小濤濤來到了可免費(fèi)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的梅州市殘聯(lián)康復(fù)醫(yī)院，在康復(fù)訓(xùn)練師的建議下，成為該院“3D手”的試用者。

如今，小濤濤能順利地抓起大物件，這是陳女士從前不敢想的，而小濤濤借助“3D手”輔助用具還能用勺子自己吃飯，更是讓陳女士感到欣慰�！皬那白笫钟心粗�，可以用拇指和并攏的四指夾住一些物品來鍛煉左臂的力量，右手一直沒有辦法訓(xùn)練，現(xiàn)在借助‘3D手’可以對右手臂和右肩進(jìn)行力量和靈活性訓(xùn)練，我希望有一天他能用雙手給自己穿衣服�！标惻�士充滿希望。

根據(jù)小濤濤的使用情況，國家職業(yè)假肢制作師、梅州市殘聯(lián)康復(fù)醫(yī)院假肢矯形器裝配中心主任李凌峰還在對小濤濤的“3D手”進(jìn)行改良和打磨，以更精確地符合小濤濤的手部狀況，“我們發(fā)現(xiàn)制作的‘3D’手拇指太長，角度也不太合適，抓握的時候拇指用處非常小。此外，他的右手沒有手指，只能通過腕部屈伸來對‘3D手’進(jìn)行操作，手指之間分開操作比較困難。之后會根據(jù)他的情況進(jìn)行改良�！�

一只3D手制作費(fèi)用不到千元

小濤濤手指缺失，之前較少使用右手腕部，腕部感知能力較差，所以在佩戴“3D手”后，需要進(jìn)行使用訓(xùn)練。實際上，目前梅州市殘聯(lián)康復(fù)醫(yī)院制作出來的“3D手”主要實現(xiàn)簡單的抓握功能，操作起來十分簡單，靠腕部屈伸來實現(xiàn)手指彎曲。

小濤濤的“3D手”是梅州市殘聯(lián)康復(fù)醫(yī)院做出的第3只已被使用的“3D手”。2013年該院購入3D打印機(jī)，并組成科研組專門研究人體器官打印，以幫助殘疾人恢復(fù)殘缺部位的功能。“我們首先研究的是打印機(jī)械手掌，是因為手是人體最靈活、最有用的運(yùn)動器官，許多手部缺失的殘疾人身體上其他部位的功能也會缺乏鍛煉�！崩盍璺逭f。

起初，科研組只是利用打印機(jī)打印一些小物件或康復(fù)訓(xùn)練使用的輔助工具以了解打印機(jī)的實際功能。2014年，科研組開始逐漸研究機(jī)械手掌打印�！敖�模是最困難的，制作一個長方體帶凹槽的抓握康復(fù)小輔具都用了三四個月的時間�！庇捎谀壳皣鴥�(nèi)對3D打印假肢仍處于初級階段，各地的技術(shù)都暫未完善，網(wǎng)上有基礎(chǔ)模型公開源，但未有說明各配件之間該如何連接起來。通過不斷嘗試，團(tuán)隊逐步摸索出自己的制作方法�！拔覀冊�經(jīng)嘗試過使用PLA（生物降解塑料聚乳酸）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）和尼龍材料來打印義肢，目前主要使用的是PLA，‘腕部’與‘手掌’連接處肌腱則使用較為堅固的釣魚繩，‘手掌’與‘手指’連接主要靠有彈性的繩子做成的�！崩盍璺褰榻B，他們考慮下一步改換彈簧來替代彈力繩，讓“手指”更靈活。

隨著研究的推進(jìn)，殘聯(lián)康復(fù)醫(yī)院機(jī)械手掌打印技術(shù)逐漸成熟，2015年8月，香港鳳凰衛(wèi)視《公益中國》欄目組聯(lián)系李凌峰團(tuán)隊，希望醫(yī)院能為寧夏石嘴山市的一名天生右手掌殘缺的6歲孩童劉斌（化名）打印機(jī)械手。李凌峰團(tuán)隊成功制作出第一個3D機(jī)械手，并為劉斌安裝，教授其使用方法，劉斌隨即即可抓握香蕉等物。此后，河北省的一名孩童也通過網(wǎng)絡(luò)將手部尺寸和手部情況資料發(fā)送給醫(yī)院，李凌峰制作出“3D手”后再通過物流郵寄給該孩童。“目前，除了手掌，已有人預(yù)訂要做前肢，但制作前肢更為復(fù)雜，我們還沒有實際操作過，正在摸索中�！�

作為目前的前沿技術(shù)，3D打印出來的義肢價格如何呢？李凌峰介紹，3D打印機(jī)械手掌整個流程下來，全部費(fèi)用加起來不超過1000元，而此前的傳統(tǒng)假肢一個便需要3至5萬元左右，因為孩童處于生長發(fā)育時期，幾乎每年要更換一次假肢，“3D手”的運(yùn)用大大減輕了家庭負(fù)擔(dān)�！皺C(jī)械手掌一般來說使用壽命更長，主要是更換‘肌腱’繩，拆卸也比較方便�！毕鄬τ诒恐氐膫鹘y(tǒng)假肢，“3D手”的重量輕，使用上更靈活。對于醫(yī)院來說，只要方案確定下來，制作安裝一只“3D”手最多僅需要一日，而傳統(tǒng)假肢僅制作便需要3至5天，安裝調(diào)試還需要更長時間。

未來有望在家制作3D打印手

梅州市殘聯(lián)康復(fù)醫(yī)院科研組對3D打印假肢仍處于初級研究階段，目前打印出來的機(jī)械手僅能實現(xiàn)簡單的抓握功能，且抓握效果并不是太好，圓形物體不易抓取，手腕屈伸僅能指揮“手指”“集體行動”，手指之間暫未可分散操作，使用者若需完成抓握功能外的操作需要輔助工具配合。例如小濤濤用勺子吃飯時，要在手掌上套一個套具，將勺子置于套具內(nèi)，使用“手掌”的力量將飯勺起來。不同的用具需要不同的輔助工具，使用起來較為麻煩。

“我們現(xiàn)在正在研究3D打印機(jī)電手，是更靈活的假手�！崩盍璺褰榻B說，機(jī)電手模仿人體肌肉傳感器系統(tǒng)，這個傳感器能夠?qū)Υ竽X發(fā)出的信號做出響應(yīng)，使假手按照使用者的意圖運(yùn)動，傳統(tǒng)的機(jī)電手價格昂貴，“使用3D技術(shù)的優(yōu)勢在于幾何結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和降低定制獨特產(chǎn)品成本的能力�！�

他說，目前國內(nèi)對3D打印機(jī)械手的研究都尚為薄弱，更不用說對3D打印機(jī)電手的研發(fā)了。“我們研究的方向就是不斷擴(kuò)大機(jī)械手的使用范圍和增加它的使用靈活性，讓手部殘缺的人能像正常人一樣使用手，也都能使用得起假肢。”

此外，團(tuán)隊不斷試驗和優(yōu)化3D機(jī)械手的方案，以求未來只需套入使用者手的尺寸和手部殘缺狀況，即可打印出機(jī)械手。“因為3D打印機(jī)的價格在不斷下降，我們希望制作出可以套用的3D機(jī)械手制作方案，那么肢體殘缺的孩子家庭可以買一個便宜些的3D打印手，家長在家便能制作好�！崩盍璺逭f。

廣東省殘疾人輔助器具資源中心主任王睦雄介紹，目前國內(nèi)個別地方對3D打印手的研究取得了突破性的進(jìn)展，但省內(nèi)暫未有相關(guān)報告上報中心，梅州市在廣東省各地級市內(nèi)開了先河，“這是好事，雖然目前3D假肢制作在國內(nèi)應(yīng)用還不是很大，但是這是個發(fā)展趨勢，敢于對新生事物進(jìn)行研究和開發(fā)，對行業(yè)發(fā)展是件好事。”

3D打印在其他領(lǐng)域應(yīng)用已有許多，但在醫(yī)療事業(yè)上仍處于剛剛起步。在臨床上，3D打印主要應(yīng)用于骨科、整形外科、牙科等領(lǐng)域，通過打印“一模一樣”的器官模型，讓醫(yī)生根據(jù)模型制定手術(shù)方案，但是應(yīng)用在患者身上的個例還很少。也應(yīng)該是技術(shù)仍處于起步階段，相關(guān)的政策法規(guī)還未制定，而無論是材料、技術(shù)還是監(jiān)測上，都還沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)�！凹热灰延邢嚓P(guān)醫(yī)療單位開始研究3D打印技術(shù)，建議盡快制訂國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)�！蓖跄佬壅f。

■記者觀察
3D打印義肢前景可期

一部3D打印機(jī)經(jīng)過十幾小時的操作，便可打印出機(jī)械手各部分的配件，配件經(jīng)過組裝和調(diào)試后即可給一個手部殘缺的兒童使用，3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的市場空間很大。但是據(jù)記者觀察，目前3D打印假肢還有許多路要走。

看見小濤濤使用著“3D手”不停揮舞的畫面讓記者十分感動，這個手部天生殘缺的孩子如今有了自己的“右手”，能夠完成正常人輕而易舉就能實現(xiàn)的硬物抓握，這種感受他從前從未有過。傳統(tǒng)假肢太過昂貴，如果使用可以完成手部基本動作的傳統(tǒng)電子手，一個便需要10萬元左右，而3D打印的手掌，全部費(fèi)用加起來不到1000元錢。個性化定制、低成本制造，3D打印義肢對于殘疾人群體來說，是個重大突破。

但目前梅州市殘聯(lián)康復(fù)醫(yī)院科研組制作出的“3D手”，功能還是較為單一，僅能實現(xiàn)大物抓握，而且操作起來顯得略為笨拙�！笆帧蹦芊种高\(yùn)作，人腦便可操縱“手”完成基礎(chǔ)操作，這還需科研組技術(shù)上的突破。就目前而言，制作出3D機(jī)械手在省內(nèi)也不多見，3D機(jī)電手更是梅州市殘聯(lián)康復(fù)醫(yī)院科研組的目標(biāo)，相信不久后，梅州第一只3D打印機(jī)電手也將面世。

相比眼下3D打印義肢在醫(yī)療界的實踐熱情與技術(shù)進(jìn)步速度，相關(guān)法律法規(guī)的完善顯得慢了些。因為3D打印醫(yī)用材料和傳統(tǒng)材料不同，材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能也不同，現(xiàn)行的假肢和矯形器（輔助器具）操作標(biāo)準(zhǔn)并不適用于這類材料，以至于目前制作出來的“3D手”所使用的材料沒有可控的范圍，制作出來的效果也無法鑒定，急需統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)。

3D打印義肢僅僅完成了一小步的研究，技術(shù)上的突破，監(jiān)管政策等方面的真空仍需在不斷發(fā)展中逐步得到完善。3D打印義肢何時成規(guī)模、合法合規(guī)地在市場上應(yīng)用，仍未可知，但我們看到一個巨大的市場，其大門在不斷創(chuàng)新中漸漸打開。

3D打印在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用

3D打印是第三次工業(yè)革命的重要技術(shù)，實際上3D打印在其他領(lǐng)域的應(yīng)用很多，但在醫(yī)療事業(yè)上剛剛起步。在臨床上，3D打印仍是一個輔助技術(shù)，在骨科、整形外科、牙科等領(lǐng)域，利用3D打印技術(shù)打印出“一模一樣”的器官模型，讓醫(yī)生根據(jù)模型制定手術(shù)方案等，降低手術(shù)風(fēng)險。目前通過3D打印出來的骨骼基本還是高分子材質(zhì)，至于生物性的人體器官，目前還在探索。

已實現(xiàn)的3D打印重塑器官技術(shù)：

手掌：2014年10月，醫(yī)生和科學(xué)家們使用3D打印技術(shù)為英國蘇格蘭一名5歲女童裝上手掌。

心臟：2014年10月13日，紐約長老會醫(yī)院的埃米爾。巴查博士使用3D打印的心臟救活一名2周大嬰兒。

頭蓋骨：2014年8月28日，醫(yī)生采用3D打印技術(shù)為46歲的農(nóng)民胡師傅，設(shè)計了鈦金屬網(wǎng)重建缺損顱眶骨，制作出缺損的左“腦蓋”。

血管：德國弗朗霍夫激光技術(shù)研究所研究人員成功利用3D打印技術(shù)制造出人造血管，這一技術(shù)突破有望廣泛應(yīng)用在治愈皮膚創(chuàng)傷、人工皮膚再造和人造器官等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

脊椎：澳大利亞RMIT大學(xué)的研究人員與醫(yī)療器械公司攜手為嚴(yán)重的背痛患者制造出了3D打印脊椎籠子。

鼻子：紐約MountSinai眼耳醫(yī)院的醫(yī)生們利用3D打印鼻子幫助馬紹爾群島15歲男孩重拾生活信心。

肝：2015年4月，南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院肝膽一科數(shù)字醫(yī)學(xué)團(tuán)隊采用3D打印技術(shù)，成功打印出患者的肝臟仿真立體模型，指導(dǎo)醫(yī)生更快更準(zhǔn)確地完成了一例復(fù)雜的肝臟腫瘤切除術(shù)。

腳踝：利用3D打印技術(shù)制作置換骨模型，國內(nèi)首例腳踝3D打印植入技術(shù)在廣州市廣醫(yī)三院成功實施。

這些大多停留在打印骨骼的層面，如何“激活”器官，讓它具有生物功能，能在人體上正常運(yùn)作，需要生物3D打印的進(jìn)一步發(fā)展。

來源：南方日報