質(zhì)感極其相近的3D打印“心臟”將在日本量產(chǎn)

3D生物打印在臨床醫(yī)學(xué)上的作用不言而喻，“質(zhì)感竟達(dá)到了如此接近實(shí)物的程度”——日本國(guó)立循環(huán)器官疾病研究中心小兒心臟外科部長(zhǎng)兼醫(yī)療安全管理部長(zhǎng)市川肇拿著一個(gè)心臟復(fù)制品說(shuō)道。

這個(gè)復(fù)制品是利用采用噴墨技術(shù)的3D打印內(nèi)臟器官造型系統(tǒng)制作的。該系統(tǒng)由日本國(guó)立循環(huán)器官疾病研究中心小兒循環(huán)器官與圍產(chǎn)期部長(zhǎng)小兒循環(huán)器官部長(zhǎng)白石公與日本crossEffect公司、SCREEN控股及共榮社化學(xué)共同開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)。日本國(guó)立循環(huán)器官疾病研究中心于2016年12月7日就該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)舉行了記者發(fā)布會(huì)。

日本國(guó)立循環(huán)器官疾病研究中心和日本crossEffect公司一直使用患者的CT圖像數(shù)據(jù)和3D打印機(jī)，開(kāi)發(fā)和制作再現(xiàn)幼兒心臟形狀的心臟復(fù)制品。以前的方法是這樣的。首先，拍攝患者的CT圖像，根據(jù)提取的心臟數(shù)據(jù)，使用光造型的3D打印機(jī)，利用樹(shù)脂制作心臟的硬質(zhì)模型。真空下在由此形成的鑄模中澆注硬質(zhì)的氨酯樹(shù)脂，從而制成內(nèi)臟器官模型。通過(guò)高分辨率的數(shù)據(jù)處理，再現(xiàn)心臟內(nèi)部的血管構(gòu)造和外側(cè)的肌肉。

采用噴墨方式削減時(shí)間和成本
此次通過(guò)采用噴墨技術(shù)直接制造內(nèi)臟器官模型，不再需要鑄模。由于不需要單獨(dú)的鑄模，有望縮短打印心臟復(fù)制品的時(shí)間和降低價(jià)格。具體而言，數(shù)據(jù)處理和造型分別可用最短一天、兩天時(shí)間。成本是可降至“原來(lái)的一半”(SCREEN控股常務(wù)董事首席技術(shù)官(CTO)灘原壯一)。

此次的系統(tǒng)根據(jù)由患者的CT圖像提取的心臟數(shù)據(jù)，以噴墨方式射入特殊樹(shù)脂——制模劑(內(nèi)臟器官模型部分)和支撐劑(覆蓋內(nèi)臟器官以外部分的樹(shù)脂)，進(jìn)行內(nèi)臟器官造型。然后，去掉支撐部分，可以得到內(nèi)臟器官模型。CT圖像的數(shù)據(jù)處理由crossEffect公司負(fù)責(zé)，內(nèi)臟器官造型系統(tǒng)由SCREEN控股制造，支撐劑和制模劑由共榮社化學(xué)開(kāi)發(fā)。

制模劑使用的樹(shù)脂為了采用噴墨技術(shù)，“制成了像水一樣的液態(tài)樹(shù)脂”(共榮社化學(xué)奈良研究所董事兼研究負(fù)責(zé)人福岡重范)。另外，還采取了措施，在形成后也保持柔軟的質(zhì)感。為使質(zhì)感更加接近實(shí)物，現(xiàn)在仍在通過(guò)聽(tīng)取醫(yī)生意見(jiàn)，不斷改進(jìn)樹(shù)脂。

此次的系統(tǒng)目標(biāo)是1年后將量產(chǎn)技術(shù)提高到實(shí)用水平。首要目標(biāo)是獲批成為小兒用心臟復(fù)制品及納入保險(xiǎn)，日本國(guó)立循環(huán)器官疾病研究中心的白石表示“希望盡早獲得批準(zhǔn)”。將來(lái)，除了小兒用心臟復(fù)制品外，還將提供成人心臟病及大動(dòng)脈疾病的心臟復(fù)制品。

通過(guò)術(shù)前模擬縮短缺血時(shí)間
日本國(guó)立循環(huán)器官疾病研究中心計(jì)劃將利用此次的系統(tǒng)制作的心臟復(fù)制品用于每年有1萬(wàn)2000人發(fā)病的幼兒期復(fù)雜先天性心臟病的診斷和治療。白石指出“小孩的心臟很小且形狀復(fù)雜，生病后，形狀也是千奇百樣，因此很難掌握手術(shù)方法”。

因此，要使用心臟復(fù)制品進(jìn)行術(shù)前模擬和培訓(xùn)年輕醫(yī)生。通過(guò)使用正確復(fù)制品進(jìn)行術(shù)前模擬，可以在術(shù)前掌握患者的復(fù)雜心臟結(jié)構(gòu)，“有望縮短手術(shù)時(shí)間”(白石)。做心臟手術(shù)時(shí)，心臟停止跳動(dòng)，處于缺血狀態(tài)。在新生兒期及嬰幼兒期，心臟可安全停止工作的時(shí)間為1個(gè)小時(shí)左右，但心臟的缺血時(shí)間哪怕縮短1分1秒都是好的，市川展望道：“使用心臟復(fù)制品確實(shí)有利于縮短缺血時(shí)間”

使用臟復(fù)制品，還有一個(gè)目的，就是作為培訓(xùn)年輕醫(yī)生的工具，讓他們掌握內(nèi)臟器官的構(gòu)造。由于幼兒的心臟手術(shù)目標(biāo)很小，執(zhí)刀醫(yī)生以外的醫(yī)生無(wú)法看到患處。使用心臟復(fù)制品，“可以看到只有執(zhí)刀醫(yī)生能看到的視野，可以切除本來(lái)不能切除的部分看到心臟的里面”(市川)。

發(fā)布會(huì)上，市川使用此次制成的心臟復(fù)制品進(jìn)行了術(shù)前模擬及培訓(xùn)年輕醫(yī)生的演示。實(shí)際上停止心臟工作后進(jìn)行手術(shù)時(shí)，心臟會(huì)變軟。以前的內(nèi)臟器官模型大多很硬，此次的模型再現(xiàn)了柔軟的質(zhì)感，因此可進(jìn)行真實(shí)的模擬。

來(lái)源：日經(jīng)BP社報(bào)
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