解密梅州首個3D打印假肢 制作費不到千元

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)康復醫(yī)院為在其院進行康復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
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“3D手”訓練室。康復訓練師給小濤濤的右手帶上“3D手掌”，并幫他調節(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”帶動五只手指進行彎曲，順利地抓住了桌上的黑板擦。訓練完成后，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械手。”

小濤濤出生在2010年，他的媽媽陳女士（化名）永遠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。“當時打藥水、康復訓練，還有我們在廣州的食宿，每個月要花去一萬多元。”后來，陳女士辭去工作專心陪著兒子治療�！笆植坎唤∪�，希望通過康復訓練能讓腿部有力量，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，但都被醫(yī)院拒絕了；打聽到上海一家醫(yī)院此類手術較為成熟，但考慮到費用問題，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進行康復訓練的梅州市殘聯(lián)康復醫(yī)院，在康復訓練師的建議下，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練，現(xiàn)在借助‘3D手’可以對右手臂和右肩進行力量和靈活性訓練，我希望有一天他能用雙手給自己穿衣服。”陳女士充滿希望。

根據小濤濤的使用情況，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’進行操作，手指之間分開操作比較困難。之后會根據他的情況進行改良。”

一只3D手制作費用不到千元

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，需要進行使用訓練。實際上，目前梅州市殘聯(lián)康復醫(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，并組成科研組專門研究人體器官打印，以幫助殘疾人恢復殘缺部位的功能�！拔覀兪紫妊芯康氖谴蛴�機械手掌，是因為手是人體最靈活、最有用的運動器官，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打印一些小物件或康復訓練使用的輔助工具以了解打印機的實際功能。2014年，科研組開始逐漸研究機械手掌打印�！敖�模是最困難的，制作一個長方體帶凹槽的抓握康復小輔具都用了三四個月的時間。”由于目前國內對3D打印假肢仍處于初級階段，各地的技術都暫未完善，網上有基礎模型公開源，但未有說明各配件之間該如何連接起來。通過不斷嘗試，團隊逐步摸索出自己的制作方法�！拔覀冊�經嘗試過使用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。”李凌峰介紹，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，殘聯(lián)康復醫(yī)院機械手掌打印技術逐漸成熟，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）打印機械手。李凌峰團隊成功制作出第一個3D機械手，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絡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�！澳壳�，除了手掌，已有人預訂要做前肢，但制作前肢更為復雜，我們還沒有實際操作過，正在摸索中�！�

作為目前的前沿技術，3D打印出來的義肢價格如何呢？李凌峰介紹，3D打印機械手掌整個流程下來，全部費用加起來不超過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”的運用大大減輕了家庭負擔�！皺C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。”相對于笨重的傳統(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，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打印機電手，是更靈活的假手�！崩盍璺褰榻B說，機電手模仿人體肌肉傳感器系統(tǒng)，這個傳感器能夠對大腦發(fā)出的信號做出響應，使假手按照使用者的意圖運動，傳統(tǒng)的機電手價格昂貴，“使用3D技術的優(yōu)勢在于幾何結構的構建和降低定制獨特產品成本的能力。”

他說，目前國內對3D打印機械手的研究都尚為薄弱，更不用說對3D打印機電手的研發(fā)了�！拔覀冄芯康姆较蚓褪遣粩鄶U大機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，團隊不斷試驗和優(yōu)化3D機械手的方案，以求未來只需套入使用者手的尺寸和手部殘缺狀況，即可打印出機械手。“因為3D打印機的價格在不斷下降，我們希望制作出可以套用的3D機械手制作方案，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。”李凌峰說。

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

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

■記者觀察
3D打印義肢前景可期

一部3D打印機經過十幾小時的操作，便可打印出機械手各部分的配件，配件經過組裝和調試后即可給一個手部殘缺的兒童使用，3D打印在醫(yī)療領域的市場空間很大。但是據記者觀察，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。“手”能分指運作，人腦便可操縱“手”完成基礎操作，這還需科研組技術上的突破。就目前而言，制作出3D機械手在省內也不多見，3D機電手更是梅州市殘聯(lián)康復醫(yī)院科研組的目標，相信不久后，梅州第一只3D打印機電手也將面世。

相比眼下3D打印義肢在醫(yī)療界的實踐熱情與技術進步速度，相關法律法規(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，材料的內部結構和力學性能也不同，現(xiàn)行的假肢和矯形器（輔助器具）操作標準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)一的國家標準。

3D打印義肢僅僅完成了一小步的研究，技術上的突破，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)的應用

3D打印是第三次工業(yè)革命的重要技術，實際上3D打印在其他領域的應用很多，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，在骨科、整形外科、牙科等領域，利用3D打印技術打印出“一模一樣”的器官模型，讓醫(yī)生根據模型制定手術方案等，降低手術風險。目前通過3D打印出來的骨骼基本還是高分子材質，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：

手掌：2014年10月，醫(yī)生和科學家們使用3D打印技術為英國蘇格蘭一名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打印技術為46歲的農民胡師傅，設計了鈦金屬網重建缺損顱眶骨，制作出缺損的左“腦蓋”。

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

脊椎：澳大利亞RMIT大學的研究人員與醫(yī)療器械公司攜手為嚴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)科大學珠江醫(yī)院肝膽一科數字醫(yī)學團隊采用3D打印技術，成功打印出患者的肝臟仿真立體模型，指導醫(yī)生更快更準確地完成了一例復雜的肝臟腫瘤切除術。

腳踝：利用3D打印技術制作置換骨模型，國內首例腳踝3D打印植入技術在廣州市廣醫(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，能在人體上正常運作，需要生物3D打印的進一步發(fā)展。

來源：南方日報