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武汉医疗全方位迈入3D打印时代

器官“用坏”了再换一个新的,如今,这种科幻电影中的美好愿景正逐步走向现实。

“我们已可打印出有血管、神经系统的肝脏。”6月8日,清华大学机械系器官制造中心创始人王小红教授接受长江商报记者采访时表示,她所在的实验室在医疗行业3D打印方面,取得突破性进展。

长江商报记者走访武汉各大医院发现,3D打印技术在骨科、口腔科等科室得到了广泛应用,武汉医疗行业正加速迈入“3D打印时代”。

目前3D打印在医疗领域进展如何?今后是否可打印人体器官?有专家表示,至少还要再等15年。

全国首个3D打印“机械手”诞生武汉

一场突如其来的车祸,夺去了6岁男孩程程的左手,只余半截手掌。他常看着这坨“面目狰狞”的肉球发呆,并试图一把抓起东西,糟糕的是,东西却被越推越远。

车祸3年后,程程在武汉收到一份特别的礼物。他的左手上,带着外形酷似钢铁侠的“机械手”。这是医生通过高科技3D打印技术,为他打印出来的“机械手”,为全国首例。

今年6岁的程程,和奶奶住在老家河南省信阳市。3岁时,他不幸遭遇车祸,左手被压烂,武汉协和医院的医生为他进行了截肢手术,截掉了手指和半个手掌。程程顽强地适应残缺的生活,他喜欢在平板电脑上玩“捕鱼达人”,只是不能再和村里的小孩一起爬树了。

3年来,协和医院的医生一直牵挂着程程。近几年,医院各科室陆续应用上3D打印技术,手外科主任陈振兵也有了新的设想。今年4月,陈振兵联系了河南一家3D打印技术公司后,便给程程爸爸打了电话:“我们来给孩子做个‘机械手’吧。”

陈振兵将程程左手数据发送到打印公司,7小时后,公司打印出一堆小部件。陈振兵告诉长江商报记者,3D打印出各个部件后,还要经过一钉一铆的严格组装成型,然后再安装弹力绳索,并对各部件弹力绳及绳索的张力不断反复修改调试,最后制造出一个灵活的传送装置,将手腕活动的力量通过绳索传送到可以活动的机械手指上,帮助程程完成简单的握持动作。最后成型的“机械手”外形酷似变形金刚。

程程戴上机械手后,通过手腕活动的力量来指挥绳索,就能实现基本的抓握功能。尝试几次后,程程利用机械手成功拿起一根香蕉,他顿时露出了喜悦的笑容。

协和医院手外科教授黄启顺介绍,这只3D打印出来的机械手,是全国首个3D打印可活动义肢,成本仅600元,不到传统义肢造价的1/10。此外,还可根据个人尺寸,进行个性化定制,更换、维护也很简单。

程程的父亲说,孩子马上要上小学了,此前曾考虑过给孩子定做义肢,但他正在生长期,隔段时间就要更换尺寸,开支不小,而且没有实际功能,所以暂时没有装。“这个机械手来得太及时了!”

武汉医院加速进入3D打印时代

在很多人眼里,3D打印是一门新兴技术,但其实它已经存在30多年了。

3D打印技术最早出现在20世纪80年代,但是当时的机器非常巨型而且昂贵,经过30多年的发展,技术逐渐成熟,机器也渐渐小型化,并开始在医疗行业运用。去年,美国多项关于3D打印的关键技术专利过期,让3D技术的造价不再高不可攀。

武汉医疗行业也正在加速进入3D打印时代。长江商报记者走访武汉多家医院发现,3D打印技术在各科室应用得十分火热。

在武汉协和医院,目前可3D打印牙套、关节、内脏模型等。尤其在牙科,大有取代传统镶牙的趋势。

“现在平均一个月能打印100多颗牙套(即最常见的一种假牙,一般龋齿烂得厉害了就要装牙套),反响很好。”协和医院口腔科博士李蜀鄂介绍。科室半年前花200多万元引入一台3D打印机,主要用于牙冠、嵌体修复和假牙制作。现在做全瓷牙套的病人里,有1/3都是用3D打印的。

据了解,传统做牙套,要先从嘴里取模,再找技师做,一周后才能镶上,有时还要反复来医院调整。3D打印只需用光学探头在嘴里扫描一下,利用电脑辅助设计,再放到机器里“打印”出来,一个多小时就好了,病人很快就能装上回家。具体细节也只需要在电脑上调整,无需在嘴里反复试。这种打印出来的牙齿精密度和强度都比传统的要高,费用只贵了几百元。还有补牙,传统的补牙材料容易塞牙、脱落,3D打印的嵌体稳定性要高得多。

“现在1万元一颗的种植牙,不久也可能用3D打印出来。不仅‘尺码’会更匹配,费用也便宜得多。”李蜀鄂介绍。

3D打印在骨科也有不少应用。在湖北省人民、协和、同济等大医院,用3D打印机打出病人有问题的骨头模型,再据此制定手术方案已经是一种常见方法,比过去依靠临床经验来开刀要精准得多。

这种“手术导航”方式,让手术时间缩短了一半。武汉协和医院骨科教授刘国辉团队在湖北省骨科率先引进3D打印技术,已成功进行了数十例复杂性骨折手术。

医生拿到3D打印模型后,刘国辉和同事在实验室里进行预手术,即对模型进行术前模拟手术操作,以决定钢板螺钉规格与位置、螺钉进入途径及角度、预弯钢板、截骨角度、植骨形状等。这种用3D技术打印出的模型跟患者伤处一样,也有明显的骨折痕迹。

刘国辉解释,3D打印技术最大的优势是为患者实现“私人定制”,“严丝合缝”地满足患者需求。

目前为何还不能将3D打印模型直接应用于人体?刘国辉坦言,目前3D打印的材料还不能完全模拟人体组织器官的强度、刚度和柔韧度等特性。

湖北省人民医院骨科一位教授表示,现在技术上已经能够实现将“3D打印骨骸”直接植入人体体内,只不过涉及伦理问题,审批程序复杂,国内才迟迟没有开展。

未来有望3D打印心肝肺

科幻片里,主角可直接换上人造心脏。未来,人类能否打印自己的器官并移植到体内?医学家在苦苦探索,将类似的科幻情节变为现实:用3D技术打印皮肤,受伤后直接贴上;用3D技术打印心脏,患病了直接更换……只是人体组织太过奇妙,目前3D打印技术仅能“复制”骨骼和简单器官。

在国内,已有一批实验室正在研究器官打印。6月8日,清华大学机械系器官制造中心创始人王小红教授接受长江商报记者采访时表示,她所在的实验室在3D打印方面,取得突破性进展,已可打印出具有生物活性的肝脏。

王小红教授介绍,过去打印的肝脏,没有任何生物活性。如今她所在的实验室已经研究出利用天然高分子材料(取自动物身体)和合成高分子(人造材料)混合,打印出一种全新的肝脏。这种肝脏“仿真度”高,有血管、神经系统,具有生物活性,未来可以用于器官移植,解决了器官来源不足、排斥等问题。目前,打印肝脏仍处于动物试验阶段。对于前景,她很乐观:“3-5年内,这类肝脏很可能走向临床试验,同时我们还在研究打印心脏、乳房等器官,一旦实现,人类寿命可大大延长。”

对此,协和医院泌尿外科主任章小平教授更保守:“人体非常复杂精巧,即使技术上能做到1:1精确复制,但做出的器官并不一定会像人体一样生长,想要完成心脏、肺等复杂器官的‘复制’,还需长期探索和反复试验。”该院泌尿科陈朝晖副教授也表示,目前3D打印技术尚处于打印病灶模型,用于疾病诊断、手术模拟的阶段,远没到植入人体的理想状况。因为,怎样精确复制器官,令它像在人体内那样生长,而不是像肿瘤细胞那样疯长,还需要长期探索和试验。

在中国3D打印技术产业联盟副理事长、杭州电子科技大学生物制造工程研究中心主任徐铭恩看来,用3D技术打印复杂人体器官,需要15年甚至更长时间才可能实现。


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