原標(biāo)題：實(shí)拍3D打印實(shí)驗(yàn)室 私人定制打印尚未批準(zhǔn)用于臨床

　　3d技術(shù)做手術(shù)了

3D打印的截骨導(dǎo)向板

▲西南醫(yī)院自主研發(fā)的3D醫(yī)療打印機(jī)，可用作活細(xì)胞打印。

▲3D醫(yī)療打印機(jī)進(jìn)行活細(xì)胞打印

▲西南醫(yī)院正在研發(fā)的術(shù)中體內(nèi)打印機(jī)器人模型

　　重慶可以用

　　技術(shù)做手術(shù)了

　　重慶晚報(bào)獨(dú)家打探西南醫(yī)院3D打印實(shí)驗(yàn)室

　　昨日上午11時(shí)，第三軍醫(yī)大學(xué)附屬西南醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，利用自主研發(fā)的3D打印導(dǎo)航系統(tǒng)，成功實(shí)施了重慶首例3D醫(yī)療打印技術(shù)膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)。王慧英是此項(xiàng)免費(fèi)新技術(shù)的首個(gè)受益者。

　　3D醫(yī)療打印技術(shù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展迅速。昨日，重慶晚報(bào)記者獨(dú)家探訪了西南醫(yī)院3D打印實(shí)驗(yàn)室，在這里，研究人員自主研發(fā)的3D打印機(jī)，已能打印耳朵，根據(jù)手術(shù)需要打印器官骨骼的技術(shù)也在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。

　　重慶晚報(bào)記者 嚴(yán)藝菲 首席記者 冉文 攝影報(bào)道

　　醫(yī)生先模擬再打印模板

　　3D技術(shù)這樣手術(shù)

　　醫(yī)生先模擬再打印模板

1、 用3D打印導(dǎo)航系統(tǒng)，手術(shù)前先用CT掃描患病部位得到3D影像數(shù)據(jù)。

2、 依靠數(shù)據(jù)在電腦建立手術(shù)部位的3D形態(tài)，再由專家在專業(yè)軟件上進(jìn)行一場(chǎng)模擬手術(shù)。如此一來(lái)，去除哪些部分、去除多少、選擇哪種大小的植入物，都可以在術(shù)前反復(fù)修正直至完美。

3、 當(dāng)專家認(rèn)為達(dá)到最好效果后，便用專業(yè)公式分析出截骨導(dǎo)向板的3D打印數(shù)據(jù)。

4、 截骨導(dǎo)向板打印出來(lái)后就相當(dāng)于一塊手術(shù)模板，只需將該模板套在裸露的膝關(guān)節(jié)上做手術(shù)即可。

　　手術(shù)精準(zhǔn)

　　誤差控制0.5~1毫米

　　66歲的王慧英10年前患上骨關(guān)節(jié)炎，此前長(zhǎng)期使用藥物與激素，效果不佳，目前右膝要換人工膝關(guān)節(jié)。她入院時(shí)恰逢西南醫(yī)院的膝關(guān)節(jié)置換3D打印導(dǎo)航系統(tǒng)研究成功，且該技術(shù)的費(fèi)用由西南醫(yī)院臨床科研創(chuàng)新基金承擔(dān)，患者只需要承擔(dān)傳統(tǒng)手術(shù)的費(fèi)用即可。在國(guó)外，該技術(shù)需要增加2000歐元費(fèi)用。

　　昨日上午11時(shí)，王慧英被推入手術(shù)室，消毒麻醉、切開手術(shù)部位、安裝手術(shù)導(dǎo)板、去除壞死部分關(guān)節(jié)、置換人工關(guān)節(jié)……11時(shí)38分，王慧英被推出病房。“手術(shù)順利，比傳統(tǒng)手術(shù)輕松。”施術(shù)醫(yī)生、西南醫(yī)院關(guān)節(jié)外科主任楊柳說(shuō)。

　　楊柳與西南醫(yī)院關(guān)節(jié)外科副教授郭林介紹，目前國(guó)內(nèi)少數(shù)幾家醫(yī)院已掌握此前沿技術(shù)。在重慶，西南醫(yī)院是首家研發(fā)成功的單位。在精準(zhǔn)方面，該技術(shù)表現(xiàn)出色，可將手術(shù)誤差控制在0.5到1毫米，優(yōu)于教授級(jí)醫(yī)生在傳統(tǒng)手術(shù)中的3毫米誤差。原本60~90分鐘的手術(shù)，現(xiàn)在30分鐘就可完成。

　　遠(yuǎn)程支持

　　在區(qū)縣可接受類似手術(shù)

　　在傳統(tǒng)膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中，外科醫(yī)生主要進(jìn)行以下步驟：打開手術(shù)部位，去除壞死部分，再裝上人工關(guān)節(jié)。雖然只有三個(gè)步驟，但有許多不確定性，比如去除的體積等。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，每100例需要進(jìn)行重新修正的置換手術(shù)中，就有30例是因?yàn)樾g(shù)中不確定因素造成，還有20例是因?yàn)楦腥?，傳統(tǒng)手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)也是影響感染率的一個(gè)原因。

　　此項(xiàng)技術(shù)還可進(jìn)行遠(yuǎn)程手術(shù)指導(dǎo)，實(shí)際助力本屆重慶兩會(huì)要求的醫(yī)聯(lián)體改革。“比如，區(qū)縣醫(yī)院可以將患者的CT數(shù)據(jù)傳給我們，由我們用軟件進(jìn)行手術(shù)后，將截骨導(dǎo)向板的3D數(shù)據(jù)傳回給區(qū)縣醫(yī)院，區(qū)縣醫(yī)院3D打印出截骨導(dǎo)向板即可。完全可以讓患者在區(qū)縣醫(yī)院就得到教授水平的手術(shù)治療。”楊柳說(shuō)。

　　推廣運(yùn)用

　　還可用來(lái)治療牙齒與脊柱

　　楊柳介紹，此項(xiàng)技術(shù)前景寬廣，牙齒手術(shù)與脊柱手術(shù)中也已有采用。比如，脊柱矯形手術(shù)中，醫(yī)生需要向患者脊柱打入一些醫(yī)療釘，脊柱附近神經(jīng)繁多，醫(yī)生在手術(shù)中時(shí)常擔(dān)心傷及神經(jīng)，往往打入一顆醫(yī)療釘后需要暫停手術(shù)進(jìn)行多方CT檢查，確認(rèn)無(wú)誤后才能打入下一顆。這不僅增加患者風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)手術(shù)時(shí)間，也讓醫(yī)護(hù)人員更多地暴露在射線當(dāng)中。如果采用3D打印導(dǎo)航技術(shù)，只需要模擬手術(shù)后制作出一套精準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)板，醫(yī)生即可快速操作。

　　3D醫(yī)療打印

　　重慶啥水平

　　楊柳告訴重慶晚報(bào)記者，3D打印導(dǎo)航技術(shù)在臨床治療領(lǐng)域已屬前沿，但在3D醫(yī)療打印技術(shù)中只屬低端技術(shù)。為了解3D醫(yī)療打印技術(shù)在重慶的發(fā)展水平，重慶晚報(bào)記者獨(dú)家走進(jìn)西南醫(yī)院3D打印實(shí)驗(yàn)室。

　　實(shí)驗(yàn)室里，實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人王富友教授和同事正在用3D打印機(jī)打印一塊手術(shù)輔助導(dǎo)板。實(shí)驗(yàn)室中擺放著各類打印機(jī)，有昂貴的外購(gòu)成機(jī)，也有他們研發(fā)組裝的3D打印機(jī)。

　　王富友介紹，3D醫(yī)療打印技術(shù)按實(shí)際用途主要分為三類：觀察輔助、手術(shù)輔助、實(shí)體替代植入。其中，實(shí)體植入難度最高，也是生物細(xì)胞打印要突破的難點(diǎn)。

　　供醫(yī)生練手的打印

　　一塊導(dǎo)板只要1小時(shí)左右

　　在實(shí)驗(yàn)室，3D打印教學(xué)輔助模型所用的是zprinter150型打印機(jī)，價(jià)值20萬(wàn)元。王富友拿起一個(gè)打印好的髖骨整體模型告訴重慶晚報(bào)記者，此類打印一般用石膏材料，打印人體關(guān)節(jié)僅需幾分鐘，髖骨整體比較復(fù)雜，大約打印600層，需要1個(gè)小時(shí)。

　　典型的手術(shù)輔助應(yīng)用類型，是打印截骨導(dǎo)板、脊柱醫(yī)療釘導(dǎo)板。此外，還可用于打印復(fù)雜病灶，比如，患者肝臟的三維復(fù)制品，這個(gè)模型可以讓醫(yī)生練手，計(jì)算出如何切割肝臟。

　　手術(shù)輔助打印，在西南醫(yī)院3D實(shí)驗(yàn)室里應(yīng)用的是自己研發(fā)組裝的3D打印機(jī)，買來(lái)的打印噴頭與機(jī)架，通過(guò)芯片與電腦連接即可。王富友介紹，打印機(jī)的實(shí)際成本只有幾千元，而打印導(dǎo)板的材料通常是聚乳酸，打印一塊導(dǎo)板通常需要1個(gè)小時(shí)左右。

　　據(jù)介紹，日本還有公司打印腹中胎兒的模型，留給父母做紀(jì)念。

　　私人定制的打印

　　尚未正式批準(zhǔn)用于臨床

　　王富友介紹，實(shí)體替代植入包括替代醫(yī)學(xué)與再生醫(yī)學(xué)兩種。替代醫(yī)學(xué)主要指骨骼、牙齒、假肢等。再生醫(yī)學(xué)則指活體組織與器官，且打印出來(lái)的東西具有再生性與功能性。

　　替代醫(yī)學(xué)方面，屬于私人定制級(jí)別。舉例來(lái)說(shuō)，有小孩無(wú)法使用成人假肢，3D醫(yī)療打印技術(shù)就能打印出適合這個(gè)小孩的假肢。王富友說(shuō)，這類實(shí)體打印在西南醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室中技術(shù)也已成型，將教學(xué)輔助中的打印材料置換為鈦合金等材料即可，目前此項(xiàng)技術(shù)尚未正式批準(zhǔn)用于臨床。

　　實(shí)體替代植入的打印

　　能打出耳朵就是沒聽力

　　“再生醫(yī)學(xué)方面，重點(diǎn)就是細(xì)胞打印。”王富友說(shuō)，打印活細(xì)胞的第一步是取得活細(xì)胞，培養(yǎng)在主要成分為凝膠質(zhì)的膠原蛋白中，再用特殊針頭進(jìn)行打印組裝。目前，西南醫(yī)院3D打印實(shí)驗(yàn)室使用的針頭有不同型號(hào)，針孔直徑在50~100微米之間，這是因?yàn)橐粋€(gè)細(xì)胞的大小在10到20微米，針頭過(guò)大過(guò)小都不能打印細(xì)胞。西南醫(yī)院3D實(shí)驗(yàn)室中采取的還是擠壓式的打印方法，即單個(gè)針頭打印，不久就可能有噴墨式細(xì)胞打印機(jī)，可以讓上千個(gè)針頭同時(shí)打印。

　　王富友介紹，打印時(shí)必須確保無(wú)菌，同時(shí)還要控制打印壓力與細(xì)胞濃度，這樣細(xì)胞存活率能高達(dá)90%以上。

　　這并非代表此項(xiàng)技術(shù)已可應(yīng)用于臨床解決人體更換零件的問(wèn)題。王富友介紹，目前已有國(guó)內(nèi)外專家打印出了皮膚、腎臟、肝臟等組織，但多是只有形狀沒有功能，或者功能不完整。“我們自己也打印出耳朵等，20分鐘即可完成，只有形狀，還不具備功能。”王富友說(shuō)，就算最簡(jiǎn)單的皮膚，也需要研究如何讓其具備感覺冷熱、排汗代謝的功能，已有專家在嘗試向3D打印的皮膚中植入毛囊、汗腺。

　　手術(shù)中在體內(nèi)的打印

　　已造出機(jī)器人模型和芯片

　　在美國(guó)3D打印展上，有專家介紹了自己的設(shè)想：未來(lái)每個(gè)外科手術(shù)室里都將會(huì)有一臺(tái)3D打印機(jī)，它會(huì)在手術(shù)過(guò)程中將準(zhǔn)備好的干細(xì)胞打印到病人需要被治療的特定部位。

　　這項(xiàng)技術(shù)，西南醫(yī)院有沒有突破？有！王富友正在研發(fā)3D體內(nèi)打印機(jī)器人。該機(jī)器人將術(shù)中體內(nèi)打印與懸臂機(jī)器人結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，使之像西南醫(yī)院達(dá)芬奇機(jī)器人一樣靈活與穩(wěn)定，來(lái)完成術(shù)中體內(nèi)打印。

　　“如果是類似膝關(guān)節(jié)這樣的小型人體零件，打印時(shí)間不會(huì)超過(guò)3分鐘。”王富友已經(jīng)制作出一臂六軸的等比縮小模型與控制芯片，但王富友強(qiáng)調(diào)，這離臨床運(yùn)用還有距離，生物打印材料、操控方式、精準(zhǔn)程度都還需要進(jìn)一步研究。

　　4D打印來(lái)了 遇水自主組裝

　　國(guó)外有一名60歲的患者，患惡性腫瘤失去左臉后接受了3D打印的假臉，這使他看上去和正常人差別不大。還有實(shí)驗(yàn)室打印出了抗癌藥物。

　　“美國(guó)生物學(xué)家已預(yù)測(cè)，不久的將來(lái)，人類可以用3D打印機(jī)直接打印DNA和流感疫苗。”王富友說(shuō)，目前美國(guó)科學(xué)家正在研究將DNA轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)二進(jìn)制編碼信息，這一數(shù)字信息可以通過(guò)電子郵件在不到一秒鐘內(nèi)傳到世界各地。與此同時(shí)，科學(xué)家正在研制一種被稱做數(shù)字生物學(xué)轉(zhuǎn)換器的設(shè)備，它可以通過(guò)電子郵件收到的DNA數(shù)字編碼信息重新轉(zhuǎn)換成有效的生物DNA。

　　日前，美國(guó)麻省理工學(xué)院在洛杉磯舉行的娛樂(lè)和設(shè)計(jì)大會(huì)上推出了升級(jí)版本4D打印機(jī)。所謂的4D打印，是一種能夠自動(dòng)變形的材料，只需將其放入水中，不需要機(jī)電設(shè)備，就能按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)折疊成相應(yīng)的形狀，4D打印最關(guān)鍵是記憶合金。4D打印預(yù)計(jì)在醫(yī)療中應(yīng)該會(huì)有很好的應(yīng)用，因?yàn)槿梭w血液中含有大量水分，若將遇水變化的部件打印到指定位置，可以帶來(lái)意想不到的醫(yī)療效果。