4D打印助力醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,，實現(xiàn)“私人訂制”手術(shù)方案

近年來,，3D打印在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域一直突破不斷,。其高效快速準(zhǔn)確建立三維模型的特性與醫(yī)療領(lǐng)域講究精準(zhǔn)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(xì)胞材料，用來制造人工的組織,、器官,，還有各種假肢，手術(shù)導(dǎo)板等一系列生物醫(yī)療領(lǐng)域的產(chǎn)品,。它是目前3D打印研究中最前沿的領(lǐng)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(shù)核心優(yōu)勢,，并將3D打印技術(shù)和臨床手術(shù)實現(xiàn)更好結(jié)合,，已經(jīng)多次應(yīng)用在臨床手術(shù)中，倍受關(guān)注,。該項目最終獲得比賽三等獎,。

3D打印與外科手術(shù)完美結(jié)合

2015年7月，在唐都醫(yī)院胸腔外科,，一次手術(shù)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(chǎn)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(yán)重的情況患者可能暈倒。因此,，傳統(tǒng)的胸骨切除手術(shù)不是理想的選擇,。

顧女士輾轉(zhuǎn)來到第四軍醫(yī)大學(xué)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(jīng)達到6~7cm，目前已產(chǎn)生壓迫癥狀,，必須進行手術(shù),，將腫瘤部位以及被腫瘤侵蝕的胸骨組織切除。

經(jīng)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(fù)責(zé)人曹鐵生表示，經(jīng)過風(fēng)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(zhǔn)確數(shù)據(jù),。而數(shù)據(jù)一旦出現(xiàn)偏差，打印出的胸骨就會不匹配,，因此,，“建模”是最大的難點,�,！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(jù),，結(jié)合顧女士胸骨數(shù)據(jù)后，多次對比,、反復(fù)檢測,，歷時半個月共同修整設(shè)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(xué)凝固技術(shù)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(yán)密醫(yī)學(xué)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(shù)。利用3D打印技術(shù)將可植入性鈦合金胸骨植入顧女士體內(nèi),，實現(xiàn)病變胸骨的整體置換,。術(shù)后患者恢復(fù)順利。

市場大有可為

目前,，3D打印技術(shù)日益成為骨科手術(shù)的新寵,，它通過數(shù)字化技術(shù)和軟件，利用3D打印機,，直接打印出骨關(guān)節(jié)模具,，不僅解決了手術(shù)中的難題，也大大提高了骨科患者的恢復(fù)質(zhì)量,，還加快了愈合時間,。
據(jù)相關(guān)專家介紹，骨科3D打印技術(shù)，不僅可以幫助醫(yī)生完成骨科手術(shù),，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(gòu)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(jié)構(gòu)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(xué)醫(yī)療系，曾任職中國人民解放軍超聲醫(yī)學(xué)專業(yè)委員主任委員,。長期從事心臟病學(xué)和超聲心動圖學(xué)的醫(yī),、教、研工作,。理論基礎(chǔ)扎實,，臨床經(jīng)驗豐富，被譽為“現(xiàn)代超聲理論之父”,。

隨著3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用,，曹鐵生通過自己努力學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)，同時動手制作出醫(yī)院第一臺醫(yī)用高精度3D打印機,。當(dāng)醫(yī)用3D打印技術(shù)被攻克后,，其他科室聽說有了該技術(shù)，提出能否將3D打印技術(shù)與臨床相結(jié)合,。隨后大家將精力投向?qū)?D打印技術(shù)和臨床手術(shù)結(jié)合的工作中,。

此后，3D打印人體置換物及生物支架被多次應(yīng)用在臨床手術(shù)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(shù)、3D打印鈦合金胸骨置換術(shù),、3D打印鈦合金肋骨置換術(shù),、3D打印漏斗胸矯形鋼板植入術(shù)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(shù)，唐都醫(yī)院實現(xiàn)了對術(shù)式的創(chuàng)新,，在手術(shù)前制作手術(shù)模型,，精確指導(dǎo)手術(shù)。提高了手術(shù)的準(zhǔn)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(shù)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(jīng)多次應(yīng)用于第四軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院外科手術(shù),，提高手術(shù)成功率和精準(zhǔn)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(shè)立公司,，主要致力于醫(yī)學(xué)建模、醫(yī)用手術(shù)模型的打印及人體可植入物的打印工作,。

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

在將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的同時,，唐都醫(yī)院還將其應(yīng)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(shù),，為一例因支氣管內(nèi)膜結(jié)核導(dǎo)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(chǔ)上,，制作一種可吸收支架，通過調(diào)控生物材料的種類和分子量,，調(diào)控支架的降解周期,，使這個支架在未來2-3年內(nèi)逐漸降解被人體吸收，免除了患者二次手術(shù)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(yīng)用越來越廣泛,，其產(chǎn)業(yè)化進程逐步加快，這一技術(shù)對于醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)的影響值得期待,。

源自：西安高新區(qū)導(dǎo)報