上海交通大學(xué)教授王成燾《對醫(yī)學(xué)3D打印的進一步思考》

2018年10月26日,，由上海市人民政府指導(dǎo),、上海市經(jīng)濟和信息化委員會支持,、上海市增材制造協(xié)會主辦的第三屆SAMA國際論壇暨2018世界3D打印年會在上海盛大開幕,。吸引了來自中國,、美國,、英國,、法國、德國,、荷蘭,、比利時、新西蘭,、加拿大,、日本、韓國,、瑞典,、埃及、土耳其,、烏克蘭,、瑞士、以色列等來自全球30余國近100位全球頂級專家以及近1000名參會代表出席,。10月27日,，同期舉辦了3D打印醫(yī)療應(yīng)用論壇，來自國內(nèi)外醫(yī)療領(lǐng)域相關(guān)專家做了精彩分享,。
上海交通大學(xué)教授王成燾做了《對醫(yī)學(xué)3D打印的進一步思考》的分享,。

數(shù)字骨科學(xué)主要是4個支撐學(xué)科，8個組成部分,。4個支撐就是：數(shù)字影像計算機圖學(xué),、數(shù)字制造技術(shù)、數(shù)字信息技術(shù),、人體生物力學(xué),。8個組成部分：頂層是醫(yī)學(xué)影像處理與建模，正因為今天有了這個就得以在手術(shù)規(guī)劃階段實現(xiàn)了數(shù)字化,，包括把3D打印和模型用來進行規(guī)劃,，這種規(guī)劃的結(jié)果，常常是需要做個性化植入物,。今天3D打印可以很方便的量體裁衣一個個體化植入物,，而且金屬打印還可以直接生成這個植入物,，這種精準(zhǔn)的植入物在臨床顯然靠醫(yī)生的手工是不適應(yīng)了，因此手術(shù)中導(dǎo)航跟機器人捕捉應(yīng)運而生,。

手術(shù)導(dǎo)板也成為精準(zhǔn)手術(shù)的重要技術(shù)手段,，這些技術(shù)最后在手術(shù)室實現(xiàn)，因此今天數(shù)字化手術(shù)室也成為了一個我們數(shù)字醫(yī)學(xué)的重要組成部分,。當(dāng)手術(shù)完了以后進入康復(fù)，過去我們實現(xiàn)了數(shù)字分析進行康復(fù),，今天3D打印的支具也成為一個康復(fù)的重要組成部分,，所以這8個內(nèi)容頂層是依靠醫(yī)學(xué)圖象處理，3D打印在每個部分都得到應(yīng)用,，因此3D進入醫(yī)學(xué)界以后收到了大家非常熱烈的歡迎,。

第一個我認(rèn)為3D打印和模型導(dǎo)板很快會成為常態(tài)技術(shù)，就是醫(yī)生用它的時候覺得很自然很常規(guī),，3D打印的模型逐漸被科學(xué)認(rèn)識了,。今天3D打印其實是我們X光發(fā)明以后，CT/MRI發(fā)明以后醫(yī)學(xué)信息來源的重要的里程技術(shù),，當(dāng)X光不夠用的,，叫病人拍CT，當(dāng)CT不夠用的時候,，今天3D打印提供了更多一個層次的解決方案,。

像3D打印模型幫我們做術(shù)前的預(yù)制也是非常重要的應(yīng)用，中華醫(yī)學(xué)會數(shù)字醫(yī)學(xué)分會發(fā)布了3D打印模型專家共識,，列了9個適應(yīng)癥,，讓應(yīng)用更加規(guī)范化。這個打印的內(nèi)容在肝膽外科,、泌尿科都得到了廣泛的應(yīng)用,。

大家自己在科室建了很強的3D打印的能力，這就叫常態(tài)化,，但是我常態(tài)為什么沒有在全國形成燎原之勢,，主要是被法規(guī)卡住，我們在仁濟醫(yī)院幫助建立了3D打印中心,，做了一個試點,，100例不收費，8月1號到9月10號做了44例,，說明這個需求是客觀存在的,，現(xiàn)在被收費的問題卡住。12個部委發(fā)文,，表示2020年解決收費標(biāo)準(zhǔn)和進醫(yī)保的問題,，因此我認(rèn)為很快就會常態(tài)化應(yīng)用。

到那個時候使用的模式我的觀點是雙軌制，大的醫(yī)院應(yīng)該購置基本的設(shè)計基本的軟件,，有基本解決問題的能力,，但是也要依托社會和第三方，因為需要更多的設(shè)備更多的軟件跟人力資源,，這個是醫(yī)院不可能,，也不容易具備的。我們現(xiàn)在這被多設(shè)備醫(yī)院購買是沒有必要的,，這么多軟件醫(yī)院也沒有必要購置,，尤其是有一些打印需要資質(zhì)的，要工程學(xué)的行為,，需要建立產(chǎn)業(yè)實現(xiàn),，12個部委里面談到3D打印要跟互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，要應(yīng)用整個社會資源,，我們跟醫(yī)院合作就發(fā)現(xiàn)醫(yī)院不缺錢,，也不缺錢買軟件，最缺的就是工程技術(shù)人員,，他們是醫(yī)院不可能有很多編制進工程,，另外要高端的技術(shù)人才，高端的技術(shù)人才在不會看病的醫(yī)院里很難有發(fā)展前途,，因此第三方產(chǎn)業(yè)的支持是必然的,。

第二個思考，3D打印植入物到了一個迎接創(chuàng)新的春天,，金屬3D打印為我們個體化植入開辟了一個新的天地,，如果我們在2004年拿國家科技進步獎的時候，個性化植入物的手段主要靠加工中心,，今天3D打印使得我們的技術(shù)提高了一個明顯的層次,。

另外3D打印最重要的是打機械制造過去不能實現(xiàn)的多孔的材料，多孔可以讓我們用很輕的結(jié)構(gòu)滿足解剖,，可以調(diào)節(jié)植入物剛度,，避免了應(yīng)力遮擋，我們可以多控調(diào)節(jié)變剛度,，最重要的多孔有可能實現(xiàn)植入物的生命化,。因此它在標(biāo)準(zhǔn)植入物和個體植入物兩方面都會帶來很大的發(fā)展前途。
一個發(fā)展是工程領(lǐng)域的,，過去要靠多孔燒結(jié)鈦球鈦粉,，這是我分析的案例一個，斷了發(fā)現(xiàn)強度很夠,，但是為什么斷,，是因為燒結(jié)表面的時候,，燒壞了。這個問題今天用3D打印可以解決,，這是工程層面的一個解決,。

第二個3D打印將會催生出一批標(biāo)準(zhǔn)化多孔植入物。今天可以按照多孔的方式設(shè)計各種各樣的新的植入物,，像是北大跟愛康誼城的合作,。國外也開發(fā)出很多熱門的產(chǎn)品，有一些對我們是很有啟發(fā)的,。金屬3D打印會有力推進個人化植入物的發(fā)展,，國家12部委的文里面也要推動這些東西。

    它的公布最大的是把我們的過去思路理順了,，過去認(rèn)為個性化很難突然出現(xiàn)一個病例，突然的設(shè)計,，怎么控制風(fēng)險,，其實理順以后發(fā)現(xiàn)我們大批東西都可以納入到患者匹配型個體化植入物，使得我們標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計不再把市寸設(shè)在一連串的節(jié)點上了,，根據(jù)患者的需求做一系列的微調(diào),。

這是典型的個體化植入物，實際上全部都是跟正規(guī)的一樣有強度計算,，有很多的臨床分析,，只不過關(guān)鍵尺寸需要按照患者匹配，之后就可以列入到標(biāo)準(zhǔn)植入物但是患者匹配型,，像接骨板今后也可以納入到患者匹配型,，特別是顱骨修復(fù)體，這種也會納入到患者匹配型,。

我們的目標(biāo)不僅如此,，我們目標(biāo)希望能跟肌腱長和能承受足夠的力，這條路還很長,。醫(yī)生的創(chuàng)造力轉(zhuǎn)移到跟工程界合作創(chuàng)新各種各樣的植入物,。

必須進一步加強金屬3D打印植入物的研究，我們做了大量的實驗發(fā)現(xiàn)靜強度是夠的,，延伸力也是夠的,，但是疲勞強度不夠。通過熱等靜壓可以做到,，但是不是個體可以做,，導(dǎo)致了我們個體差異化的發(fā)展。我們在今天實體材料還是盡量做承載力比較少承載力高的減少使用,。

首先是多孔類型的選擇,，有這么多類型我們目標(biāo)是降低剛度,，降低盈利追當(dāng)，同時孔隙要有利于組織的長如,，通過多孔孔隙度結(jié)構(gòu)變化可以調(diào)節(jié)剛度對我們很有利,。天津檢測中心也把孔隙率和孔徑作為重要的指標(biāo)，我們做了大量的實驗看怎么測量,，但是測量以后發(fā)現(xiàn)同樣一個設(shè)計同樣一個工藝,，在孔隙率方面差異變化還是很離散的，因此一個好的工藝把它穩(wěn)定住保定住是一個重要的內(nèi)容,，加上兩種不同的打印方式,，同樣設(shè)計孔隙率也是不一樣的，也需要合理的控制,，這就需要測量法規(guī)控制,，今天怎么測量，連孔徑的定義都沒有,，孔徑是一個直徑,，但是大量的是有孔無徑，這種情況下怎么檢測,，這個標(biāo)準(zhǔn)沒有,，我們認(rèn)為這是當(dāng)強急需細(xì)化的法規(guī)中加以解決。

大家都擔(dān)心植入物的疲勞性能怎么樣,，我們做了大量的實驗發(fā)現(xiàn)還是孔隙率大桿粗的好,，我們金殿為產(chǎn)業(yè)界進行設(shè)計，先用支撐把強度問題搞定再用多孔填充,。我們跟KKS合作,，打印以后剩下的粉塵怎么解決，那些粉末如果沒有出來到人體不是我們想像的顆粒很大細(xì)胞不會吞噬,，不會產(chǎn)生反應(yīng),，不是的，他們研究生做了多遍實驗,，證明雖然比磨損的顆粒造成的生產(chǎn)學(xué)反應(yīng)要低,，但是反應(yīng)的程度近一半左右不可忽視，因此粉末結(jié)構(gòu)要容易清洗,，另外怎么做法規(guī)檢測也必須要制定,。

骨小梁，現(xiàn)在炒的很熱,，說表面結(jié)構(gòu)是骨小梁結(jié)構(gòu),，我對此是有疑義的。這是我們算出來的骨小梁走向分布,，跟實際的是完全一樣,，證明沃爾夫的定律是完全有用的,。就產(chǎn)生一個問題，你做的骨小梁是哪一個部分的骨小梁,，全身骨小梁長的都是不一樣,。我認(rèn)為實際上還是孔徑和孔隙率是關(guān)鍵，骨小梁的結(jié)構(gòu)我認(rèn)為有一點商業(yè)炒作,。

我們現(xiàn)在最好的是表面多孔,，我們在打印技術(shù)當(dāng)中有一叫嫁接可以在原有的基礎(chǔ)上上面打一個復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，今天我們已變成常規(guī)為工業(yè)服務(wù),。能夠用到植入物當(dāng)中,，這是我們嫁接打印的鏡像，我們做了實驗,，嫁接的部分強度甚至高于母體,，這個對于我們研究和應(yīng)用對植入物的發(fā)展有重要的工藝學(xué)參考意義。

來源：SAMA國際論壇