4D打印助力醫(yī)學領域，實現(xiàn)“私人訂制”手術方案

近年來，3D打印在醫(yī)學領域一直突破不斷。其高效快速準確建立三維模型的特性與醫(yī)療領域講究精準的要求不謀而合，具有廣泛的市場。醫(yī)療3D打印是使用3D打印的方法成型生物材料，特別是細胞材料，用來制造人工的組織、器官，還有各種假肢，手術導板等一系列生物醫(yī)療領域的產品。它是目前3D打印研究中最前沿的領域。

在日前舉行的西安生物醫(yī)健創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上，曹鐵生及其團隊展示的個性化3D打印——人體置換物及生物支架項目，具有技術核心優(yōu)勢，并將3D打印技術和臨床手術實現(xiàn)更好結合，已經多次應用在臨床手術中，倍受關注。該項目最終獲得比賽三等獎。

3D打印與外科手術完美結合

2015年7月，在唐都醫(yī)院胸腔外科，一次手術改變了一個人的命運。

54歲的顧女士來自河南省洛陽市，1年前她在體檢時被診斷為胸骨腫瘤，隨后腫瘤組織不斷長大，進而由于腫瘤壓迫產生了疼痛、胸悶、氣短等癥狀。她多處求醫(yī)，大多數(shù)醫(yī)院都表示只能切除胸骨，如果將胸前一塊骨頭切除，患者心臟就失去了“防護”墻，這意味著患者不能去擁擠的地方，甚至不能擁抱，嚴重的情況患者可能暈倒。因此，傳統(tǒng)的胸骨切除手術不是理想的選擇。

顧女士輾轉來到第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院。胸腔外科組織多名專家教授對顧女士病情進行多次討論，研究治療方案。由于顧女士胸骨腫瘤直徑已經達到6~7cm，目前已產生壓迫癥狀，必須進行手術，將腫瘤部位以及被腫瘤侵蝕的胸骨組織切除。

經過多次探討后醫(yī)院決定，為該患者進行一次大膽嘗試，即切除完胸骨腫瘤后，再植入一塊與患者胸骨完全一樣的3D打印鈦合金胸骨。唐都醫(yī)院超聲診斷科教授、3D打印小組負責人曹鐵生表示，經過風險評估后，幾個科室通力合作，開始為顧女士研究制定最合適的“置換胸骨”方案。

顧女士的胸骨因為腫瘤，幾乎沒辦法測出準確數(shù)據。而數(shù)據一旦出現(xiàn)偏差，打印出的胸骨就會不匹配，因此，“建�！笔亲畲蟮碾y點�！懊總�人骨骼、體征都不一樣，我們想了很多辦法，后來找到一位與顧女士身高、體重等特征相似的人，采集到其胸骨數(shù)據，結合顧女士胸骨數(shù)據后，多次對比、反復檢測，歷時半個月共同修整設計出了3D胸骨模型�！�

曹鐵生教授說，在比例為1∶1的3D打印塑料胸廓模型上，充分驗證了3D胸骨模型的實用性和安全性后，最后委托西北工業(yè)大學凝固技術國家重點實驗室最終打印出了可植入的3D鈦合金胸骨模型。隨后，又對胸骨模型進行了一系列嚴密醫(yī)學處理。

2015年6月22日，醫(yī)院為患者實施了“胸骨切除+ 3D打印鈦合金胸骨植入”手術。利用3D打印技術將可植入性鈦合金胸骨植入顧女士體內，實現(xiàn)病變胸骨的整體置換。術后患者恢復順利。

市場大有可為

目前，3D打印技術日益成為骨科手術的新寵，它通過數(shù)字化技術和軟件，利用3D打印機，直接打印出骨關節(jié)模具，不僅解決了手術中的難題，也大大提高了骨科患者的恢復質量，還加快了愈合時間。
據相關專家介紹，骨科3D打印技術，不僅可以幫助醫(yī)生完成骨科手術，它還能很好的解決假體和骨頭長不到一起，或者連接松動等問題。3D構件由于在制造打印時，精度要求高，出來的成品能與患者骨頭結構實現(xiàn)完美契合，因此更加穩(wěn)固。

1968年，曹鐵生畢業(yè)于第四軍醫(yī)大學醫(yī)療系，曾任職中國人民解放軍超聲醫(yī)學專業(yè)委員主任委員。長期從事心臟病學和超聲心動圖學的醫(yī)、教、研工作。理論基礎扎實，臨床經驗豐富，被譽為“現(xiàn)代超聲理論之父”。

隨著3D打印技術在醫(yī)學中的應用，曹鐵生通過自己努力學習3D打印技術，同時動手制作出醫(yī)院第一臺醫(yī)用高精度3D打印機。當醫(yī)用3D打印技術被攻克后，其他科室聽說有了該技術，提出能否將3D打印技術與臨床相結合。隨后大家將精力投向將3D打印技術和臨床手術結合的工作中。

此后，3D打印人體置換物及生物支架被多次應用在臨床手術中，為曾苦惱不已的患者開啟了新的人生。為多位患者解決了病患的問題：完成鈦合金替代物置換手術、3D打印鈦合金胸骨置換術、3D打印鈦合金肋骨置換術、3D打印漏斗胸矯形鋼板植入術等，制作3D打印支架治療胡桃夾綜合征，同時，利用3D打印技術，唐都醫(yī)院實現(xiàn)了對術式的創(chuàng)新，在手術前制作手術模型，精確指導手術。提高了手術的準確度。

在生物醫(yī)藥創(chuàng)賽中，曹鐵生介紹，其項目的核心技術為通PLA材料3D打印，可以為醫(yī)生提供既高度逼真又低成本的外科模型，項目已經多次應用于第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院外科手術，提高手術成功率和精準度，增強醫(yī)生和患者的信心，減少醫(yī)患矛盾。

近日，曹鐵生正在籌備設立公司，主要致力于醫(yī)學建模、醫(yī)用手術模型的打印及人體可植入物的打印工作。

根據他做出的市場預測：截至2015年5月底，全國醫(yī)療衛(wèi)生機構數(shù)達98.7萬個。而公司將致力于打造醫(yī)學3D打印設備及人體植入及介入的第一品牌，從技術創(chuàng)新到設備研發(fā)，再到連鎖中心建設，用3年時間完成3D打印的臨床驗證，拿到CFDA產品注冊證，以自己的核心技術在國內市場推廣開來。

在將技術產業(yè)化的同時，唐都醫(yī)院還將其應用不斷延伸。

2016年4月，唐都醫(yī)院胸腔外科利用國際最新4D打印新技術，為一例因支氣管內膜結核導致的氣管軟化性狹窄患者解除病痛。

4D打印是一個國際新概念，比3D打印多了一個時間維度，是在3D打印的基礎上，制作一種可吸收支架，通過調控生物材料的種類和分子量，調控支架的降解周期，使這個支架在未來2-3年內逐漸降解被人體吸收，免除了患者二次手術取支架的痛苦。

伴隨著個性化3D打印——人體置換物及生物支架項目的應用越來越廣泛，其產業(yè)化進程逐步加快，這一技術對于醫(yī)療健康產業(yè)的影響值得期待。

源自：西安高新區(qū)導報