3D打印在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用前景

3D打印的應(yīng)用范圍非常更廣,，汽車,、軍艦甚至是房子都可以打印出來,，甚至用3D打印肉制品,。作為最能緊跟前沿技術(shù)的行業(yè),，醫(yī)療自然也不會(huì)放過這個(gè)風(fēng)口,。到今天,，醫(yī)療行業(yè)已經(jīng)初步形成了從醫(yī)療器械、器官到手術(shù)等全方位的3D系列產(chǎn)品和應(yīng)用,。

那么其應(yīng)用現(xiàn)狀面貌究竟如何,，又有哪些問題尚待解決？
如果要問3D打印在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用最廣的是什么,，那自然要數(shù)肢體和器官打印,。在人的身體上，可替換度最高的自然當(dāng)屬肢體,、牙齒等,。這些部位的主要功用輔助人的行動(dòng)和生活，功能單一,，所以結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單,。并且，四肢的殘缺理論上來說幾乎不會(huì)對(duì)人的壽命造成明顯的影響,。因此,，義肢,、假牙很普遍，而3D打印技術(shù)一旦出現(xiàn),，其自然也被迅速應(yīng)用到這個(gè)領(lǐng)域中來,。

目前在生活中，3D打印義肢技術(shù)已經(jīng)非常成熟,，并得到了廣泛應(yīng)用,。英格蘭一位女童裝上了3D手掌，一位農(nóng)民工則裝上了一塊頭蓋骨,，甚至澳大利亞公司CSIRO可以為病人量身定做鈦制的胸骨和肋骨,，從而為其打造一個(gè)3D胸腔。

而最近的一項(xiàng)研究也讓我們看到了AI和3D打印結(jié)合的可能性,。加州大學(xué)伯克利分校和舒利韋爾牙科實(shí)驗(yàn)室的一組研究人員建立了一個(gè)通用對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)( GAN ),，自動(dòng)生成新的牙冠設(shè)計(jì)。它根據(jù)缺失牙齒的掃描來預(yù)測(cè)新牙冠的形狀,。首先,，掃描下頜缺失牙齒的一側(cè)以產(chǎn)生2D圖像。接下來,，也掃描鉗口的相對(duì)側(cè),。GAN了解缺失牙齒所在間隙的距離，并在3D中使用新的牙冠設(shè)計(jì)填充該間隙,。

由此可以預(yù)料的是,，利用GAN建模的精準(zhǔn)性，未來的3D打印也將會(huì)更加符合人的生理特征和功能指向,。比如可以更好地解決接受腔的問題,，從而令假肢的安裝更加舒適。

如果說打印肢體,、牙齒等是easy級(jí)的話,，那么，3D打印器官可能就是hard級(jí),。而相關(guān)的研究也正在有條不紊地展開,。3D打印器官之所以存在困難，是因?yàn)槠鋬?nèi)部有大量的血管,，并且各個(gè)器官的組織構(gòu)成也不一樣,。比如大腦主要由大量的神經(jīng)組織構(gòu)成，要實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)組織的打印和培養(yǎng)目前還是存在較大的技術(shù)困難的,。

不過可喜的是,，目前已經(jīng)有3D肝臟被打印出來，并且成功存活。美國(guó)生物科技公司Organovo就曾經(jīng)利用細(xì)胞3D打印技術(shù),，在細(xì)胞培養(yǎng)基座中打印出肝臟所需的細(xì)胞組織,。經(jīng)過在器皿中的培養(yǎng)，就可以生長(zhǎng)為正常形狀的肝臟并移植到人體,。只不過，這個(gè)肝臟的細(xì)胞在經(jīng)過打印后會(huì)失去活性,，變成死細(xì)胞,。

除了肝臟之外，腎臟,、胰臟等器官也在研究當(dāng)中,。研究者們普遍認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)真正功能健全,、可移植的3D打印器官,，至少還需要10年的時(shí)間。對(duì)于人體器官移植發(fā)展來講,，10年的時(shí)間不算長(zhǎng),，但也不短。一旦這項(xiàng)技術(shù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),，其帶來的改變將是革命性的：亟待手術(shù)的人們將不必因?yàn)榈炔坏交铙w器官而絕望地死去,，器官也將成為可以批量生產(chǎn)的商品。對(duì)解決活體器官短缺,、延長(zhǎng)人類壽命,，甚至是產(chǎn)生新的器官供應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈，都將帶來積極的影響,。

手術(shù)可以重來：從“一次性”到“重復(fù)性”
3D打印另一項(xiàng)在醫(yī)療領(lǐng)域擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用則是輔助手術(shù),。手術(shù)是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性很高的工作，尤其是對(duì)內(nèi)臟等人體內(nèi)部器官組織的手術(shù)處理,。千百年來,，醫(yī)生們孜孜不倦地追求著如何提高手術(shù)成功率、改善患者的生命質(zhì)量,。

最初在沒有任何可視的醫(yī)療設(shè)備的時(shí)候,，醫(yī)生們判斷某一部位有問題的話，只能先打開身體,，然后探索著尋找病變的位置,，再實(shí)施手術(shù)。這個(gè)過程中醫(yī)生則主要依靠自身累計(jì)的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行精準(zhǔn)定位,。但人體是各異的,，在后來儀器、電子設(shè)備的加持下，醫(yī)生們?cè)谧鍪中g(shù)之前通過技術(shù)手段就可以確定病灶,，手術(shù)的精確性又相比經(jīng)驗(yàn)手段大大提高,。

無論是最初的“單刀直入”還是可視化的設(shè)備加持，手術(shù)有一個(gè)明顯的特征：一次性,。而3D打印技術(shù)的出現(xiàn),，手術(shù)操作開始具備了另一個(gè)特征：重復(fù)性。

芝加哥西北社區(qū)醫(yī)療的外科醫(yī)生最近就為一位腦瘤患者做了手術(shù),，利的正是3D技術(shù),。一般來說，大腦的細(xì)節(jié)是無法用肉眼來看到的,，這為腦瘤的摘除增添了許多風(fēng)險(xiǎn),。而通過對(duì)大腦的掃描，確定腫瘤位置之后,，醫(yī)生們建立了一個(gè)3D的大腦病患模型,。那么，通過這個(gè)模型醫(yī)生們可以看到除了腫瘤之外的大腦的其他區(qū)域,，對(duì)整個(gè)手術(shù)的區(qū)域了如指掌,。最重要的是，通過腦部模型的構(gòu)建,，他們可以在真正的手術(shù)之前展開多次模擬訓(xùn)練,，以應(yīng)對(duì)任何可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，同時(shí)避免觸碰到可能會(huì)被意外傷害的腦部健康區(qū)域,。

我國(guó)在3D打印應(yīng)用在手術(shù)方面也取得了技術(shù)的突破,。上個(gè)月，南京醫(yī)科大學(xué)二附院心血管中心就利用3D打印心臟的技術(shù),，復(fù)制了一位心臟病患者的心臟,，從而發(fā)現(xiàn)了其心臟中復(fù)雜的血管構(gòu)造，并通過模擬不同的手術(shù)手段,，最終制定出了最佳的手術(shù)方案,，并順利進(jìn)行。

那么,，當(dāng)手術(shù)從“一錘定音”變成了可反復(fù)試驗(yàn)的醫(yī)療手段,，無疑將大大提高手術(shù)成功率，降低風(fēng)險(xiǎn),。而在另一方面,，通過對(duì)手術(shù)過程的重復(fù)性模擬，也會(huì)增加醫(yī)生們的操作熟練度,，手術(shù)的時(shí)間會(huì)被大大縮短,，患者也將避免遭受更長(zhǎng)時(shí)間的手術(shù)痛苦,。

越過山丘，還需要迎風(fēng)而行

除此之外,，3D打印技術(shù)甚至還會(huì)用到制藥行業(yè)中去,，實(shí)現(xiàn)患者按需打印藥物的可能；制作康復(fù)器械如矯正鞋墊,、助聽器,；打印植入物如骨骼等�,？梢哉f3D打印技術(shù)正在全方位地影響著醫(yī)療行業(yè)的走向,。

但是3D醫(yī)療也并非完美無缺，目前其推廣仍然面臨的幾個(gè)問題,。

1. 材料問題。在以往的手術(shù)案例中往往會(huì)出現(xiàn)體內(nèi)植入物出現(xiàn)問題而讓患者遭受二次痛苦的情況,，或是植入物有問題,，或是植入物對(duì)人體造成了傷害。那么,，3D打印技術(shù)作為一種新興技術(shù),，其也必然要考慮到這個(gè)問題。如果只是方便打印,，那對(duì)它來說價(jià)值可能有點(diǎn)小,。其如果能探索出更適合人體的材料，也將成為影響技術(shù)命運(yùn)的重要一環(huán),。

2. 商業(yè)化推廣問題,。一項(xiàng)技術(shù)如果只是花瓶，那它的命運(yùn)必然是長(zhǎng)久不了的,。那么,，對(duì)3D打印來說，其目前仍然存在于一些資金實(shí)力較強(qiáng)的醫(yī)院里,。市面上普通的3D打印設(shè)備動(dòng)輒幾十萬,，醫(yī)院這種對(duì)精度要求較高的領(lǐng)域設(shè)備成本則更高。比如醫(yī)療對(duì)3D打印的精度的要求,，日本一家廠商打印的3D肝臟上面的血管都清晰可見,，達(dá)到這樣精度的設(shè)備，一般醫(yī)院難以承受,。所以,，加強(qiáng)技術(shù)的研發(fā)，降低設(shè)備成本,，才可能是其快速下沉推廣的關(guān)鍵因素,。

3. 打印器官的動(dòng)能性問題,。目前來說，雖然通過細(xì)胞的疊加已經(jīng)可造出了短暫存活的肝臟,，但能夠造出并不代表著其就擁有了肝臟運(yùn)轉(zhuǎn)的功能,。事實(shí)上，器皿這樣的環(huán)境與人體是無法相比的,，因此藥理測(cè)試會(huì)存在差異性,。另外，如何制造運(yùn)輸氧氣和營(yíng)養(yǎng)的血管仍然是一個(gè)問題,。這個(gè)問題不解決,，細(xì)胞就無法長(zhǎng)期存活。此外,，這種3D打印器官在未來也要面對(duì)人體排異的問題,。與目前的活體器官相比，其是會(huì)更好地適應(yīng)身體,，還是不被接受,？這些我們都不得而知。

而一旦涉及到器官,，就會(huì)有人談?wù)搨惱韱栴},。不過既然是為了更好地保存生命，這個(gè)問題的爭(zhēng)議應(yīng)該不會(huì)特別激烈,。

3D打印對(duì)醫(yī)療行業(yè)來說仍然算得上是一個(gè)新生事物,。我們發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)有一項(xiàng)新技術(shù)產(chǎn)生,，醫(yī)療行業(yè)總是迫不及待地想要去嘗試,。這一方面反映了醫(yī)療問題的多樣性和復(fù)雜性，另一方面也體現(xiàn)了人類對(duì)生命的尊重和敬畏,。而這份對(duì)生命的尊重,，也會(huì)成為醫(yī)療從業(yè)者們用技術(shù)去越過山丘的不竭動(dòng)力。

來源： 腦極體