3D打印病人器官模型的技術(shù)已普遍用于骨科畦未、心臟外科、神經(jīng)外科等科室的手術(shù)規(guī)劃中稽星，1：1的器官模型清晰地將病人的解剖結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)給醫(yī)生保铐，一定程度上幫助醫(yī)生提高復(fù)雜手術(shù)的成功率、降低手術(shù)風(fēng)險褥民。

在南方醫(yī)科大學(xué)深圳醫(yī)院數(shù)字骨科中心季春，通過CT、核磁共振（MRI）等掃描技術(shù)消返，一層一層掃描病人變形或者缺損的骨關(guān)節(jié)鹤盒，再在電腦上利用分析軟件將獲取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成一個立體模型，然后再連接3D打印機侦副。通過設(shè)定相應(yīng)程序，3D打印機就會“吭哧吭哧”地打印出一個逼真的骨骼實物模型驼鞭。

如今秦驯，在深圳，這種3D打印病人器官模型的技術(shù)已普遍用于骨科挣棕、心臟外科译隘、神經(jīng)外科等科室的手術(shù)規(guī)劃中，1：1的器官模型清晰地將病人的解剖結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)給醫(yī)生洛心，一定程度上幫助醫(yī)生提高復(fù)雜手術(shù)的成功率固耘、降低手術(shù)風(fēng)險。

盡管業(yè)內(nèi)人士表示词身，目前厅目，我國醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)跟國外幾乎同步，個別的領(lǐng)域可能還要超過他們农灯。但是修诈，從目前科研和臨床應(yīng)用來看，我國醫(yī)學(xué)3D打印仍處于打印無生命的器官模型和骨骼內(nèi)植物階段，3D生物打印人體組織和器官又還有很長的路要走投沃。

8月14日妖恨，廣東省醫(yī)學(xué)3D打印應(yīng)用轉(zhuǎn)化工程技術(shù)研究中心落戶南方醫(yī)科大學(xué)深圳醫(yī)院，并成立臨床基地绞艘，這意味著3D打印技術(shù)在臨床上的應(yīng)用轉(zhuǎn)化正在快速發(fā)展足沥。在深圳，3D打印在臨床上和研發(fā)上有哪些新進展妈削？又還有哪些短板呢轿跌？近日，記者走進醫(yī)院和企業(yè)甚岩，與業(yè)內(nèi)人士共同探討深圳醫(yī)學(xué)3D打印的未來發(fā)展贱按。

現(xiàn)狀

已臨床應(yīng)用于外科、口腔科等

3D打印幫助醫(yī)生突破醫(yī)療禁區(qū)

走進南方醫(yī)科大學(xué)深圳醫(yī)院“數(shù)字外科3D打印中心”涡相，3臺體型小但功能強大的3D打印機整齊排列在桌上哲泊，旁邊還擺放著幾個已打印好的骨骼實物模型樣品。南方醫(yī)科大學(xué)深圳骨科主任桑宏勛團隊通過打印出來的實物模型催蝗，實現(xiàn)對骨骼受損部位切威、移位程度及走向的清晰掌握，依此了解病人的病情丙号，并計劃手術(shù)方案先朦，從而將3D打印技術(shù)成功應(yīng)用到骨折、骨科修復(fù)和畸形矯正手術(shù)中犬缨。

“如果病人的骨關(guān)節(jié)嚴重缺損喳魏，按照以前的方法，可能沒有辦法手術(shù)或者要把關(guān)節(jié)全部換掉怀薛。但如今借助3D打印技術(shù)協(xié)助刺彩，可以實現(xiàn)缺損多少，就移植多少枝恋，實現(xiàn)了精準醫(yī)療创倔，還可以降低手術(shù)中意外情況發(fā)生的風(fēng)險》俾担”桑宏勛告訴記者却值。如今在3D打印技術(shù)協(xié)助下，該團隊已經(jīng)完成700多例骨科手術(shù)散氧，其中五分之一是疑難病例私闭，包括高危的頸椎、胸椎疾病和先天性脊柱畸形等某现。

對于風(fēng)險高難度大的手術(shù)匙桦，術(shù)前規(guī)劃非常重要。傳統(tǒng)上，通過CT阁陌、核磁共振（MRI）等影像設(shè)備獲取患者真實的數(shù)據(jù)腊拍，是醫(yī)生手術(shù)規(guī)劃的基礎(chǔ)，但得到的醫(yī)學(xué)影像是二維的奖朴。如今呆淑，利用分析軟件可以將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成逼真的三維數(shù)據(jù)，3D打印機可以將三維模型直接打印出來曼刀，既可輔助醫(yī)生進行精準的手術(shù)規(guī)劃罗卿、提升手術(shù)的成功率，又方便醫(yī)生與患者就手術(shù)方案進行直觀的溝通魂务。此外曼验，即使在治療失敗后，3D打印也可以為醫(yī)患雙方提供可溯源的依據(jù)粘姜。

今年7月鬓照，桑宏勛接診了一位70多歲的張老先生。由于頸椎痛得厲害孤紧，張老先生連吃飯豺裆、刷牙等事情都做不了，也走不了路号显，只能用輪椅代步臭猜。CT顯示，張先生椎管狹窄嚴重押蚤，7節(jié)頸椎中有6節(jié)椎管發(fā)生了病變蔑歌，椎管狹窄壓迫頸動脈狹窄，導(dǎo)致他失去正忱康猓活動能力丐膝。“傳統(tǒng)方法可以選擇前路或者后路的方式進行手術(shù)箫俯，但術(shù)中要把變狹窄的椎管擴充到多大，怎么去擴陌沟，都只能全憑主刀醫(yī)生的經(jīng)驗豁箱，連助手犹喜、護士等都不知道怎么去做這個手術(shù)，病人對于醫(yī)生的手術(shù)方案和效果也不會很清楚∷枵溃”桑宏勛說。而在給張老先生做手術(shù)的時候涨剧，他先用3D打印技術(shù)剑瞻，打出病人1：1的頸椎模型，通過模型，清楚地知道病人椎管狹窄的程度佛或，然后跟手術(shù)團隊成員一起制定手術(shù)方案譬功，規(guī)劃把椎管擴張的范圍、擴張的地方和部位弧跑，以及螺釘要植入的方向和部位等奋隶，手術(shù)中再配備導(dǎo)航板進行操作，最后手術(shù)很成功悦荒。術(shù)后一周唯欣，張老先生就可以站起來了。

有著20多年脊柱外科臨床經(jīng)驗搬味，并在國內(nèi)率先開展脊柱機器人手術(shù)和數(shù)字骨科手術(shù)的桑宏勛境氢，十分看好3D打印技術(shù)在骨科等外科領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景∨鑫常“3D打印在術(shù)前規(guī)劃萍聊、術(shù)前教學(xué)、術(shù)中的導(dǎo)航和導(dǎo)板以及術(shù)后評估中發(fā)揮重要作用嘀趟∑昵”桑宏勛說，3D打印與臨床結(jié)合她按，使得臨床手術(shù)更加精準牛隅，實現(xiàn)量體裁衣，度身定做酌泰，解決了許多臨床上的各種難題媒佣。

目前，在臨床上漂烂，深圳不少醫(yī)院已經(jīng)應(yīng)用或正在開展臨床試驗的技術(shù)包括生理据伏、病理模型3D打印，個性化導(dǎo)航導(dǎo)板3D打印束多、個性化植入物打印等骏庙。其中，深圳艾科賽龍科技有限公司自主研發(fā)的個性化導(dǎo)航導(dǎo)板3D打印已通過廣東省3類臨床醫(yī)療器械準入的審批拳股，這也是我國被批準臨床應(yīng)用的首個3D打印個性化導(dǎo)航導(dǎo)板辣棉，進一步推動了3D打印技術(shù)在臨床上的應(yīng)用。

醫(yī)療借助于3D打印技術(shù)事匈，正帶來醫(yī)療領(lǐng)域的巨大變革狰赘。如今，南方醫(yī)科大學(xué)深圳醫(yī)院數(shù)字外科3D打印中心址敢，3D打印技術(shù)應(yīng)用到頜面外科扮人、整形燒傷科浆左、口腔科等臨床上。南醫(yī)大深圳醫(yī)院燒傷整形科主任朱雄翔告訴記者训措，在燒傷整形領(lǐng)域伪节，3D打印已經(jīng)實現(xiàn)了器官再造和修復(fù)重建。對于一些先天性缺耳的病人隙弛，醫(yī)生以3D打印的耳朵模型為對照架馋，取自體肋部的軟骨“雕”成跟另一只幾乎一致的耳朵，并植入皮膚下全闷，等軟骨與皮瓣長成一體叉寂，再行移植手術(shù)，把新長出的耳朵移植到耳朵缺損位置总珠，實現(xiàn)耳朵再造屏鳍。2015年，港大深圳醫(yī)院整形外科團隊就實施了深圳首例以3D打印輔助的耳廓塑型的再造手術(shù)局服，幫助一位右耳廓先天發(fā)育不全9歲女孩“長”出新耳朵钓瞭。

進展

3D打印人體植入物已獲應(yīng)用

升級版可以實現(xiàn)“私人定制”

一個人的骨骼因為受傷骨折或因為病變受到破壞之后，醫(yī)學(xué)上采用的最基本的治療方法就是讓骨折斷端復(fù)位淫奔，然后等待其自然愈合山涡。如果因為骨質(zhì)破壞造成了骨缺損，則在缺損區(qū)進行植骨斜擎，即填充從病人自身相對不重要部位切取的自體骨爱饲，然后等待其長成一體，這種形式被稱為骨融合宿闯。骨折的愈合時間一般為3個月乳嘁，如果存在骨缺損，需要植骨填充危厕，以達到骨融合的目的寻适，所需時間往往會更長。

然而稻扔，在臨床上凤婆，有一些骨腫瘤病人，因為骨骼或者關(guān)節(jié)被腫瘤侵襲嚴重伞下，手術(shù)中若造成大面積的骨缺損或者截骨鹿竭，就不得不植入假體。

目前纳倚，以鈦合金為主要材料的金屬植入物在臨床上應(yīng)用最廣泛。深圳艾科賽龍科技有限公司創(chuàng)始人趙小文告訴記者谴垫，國際上章母，美國FDA近年來已經(jīng)批準上市了86個3D打印植入物產(chǎn)品母蛛，大部分是脊柱植入物。在國內(nèi)乳怎，中國國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準注冊的3D打印人體植入物僅有兩項彩郊，分別是2015年獲批的“3D打印人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品”和2016年5月獲批的“金屬3D打印內(nèi)植物——人工椎體”。

不過蚪缀，目前金屬3D打印的人工髖關(guān)節(jié)和人工椎體在臨床上還沒有大量應(yīng)用秫逝。“這些產(chǎn)品只能應(yīng)用于個別的惡性腫瘤病人询枚，而且要通過醫(yī)院倫理委員會的審批违帆，還要看植入體對病人有沒有影響，加上還沒有收費標準金蜀，臨床使用還很少刷后。”桑宏勛說渊抄。

對于臨床醫(yī)生來說尝胆，目前的3D打印植入物還有一個不足，就是產(chǎn)品的“標準化”禁妓，還不適合個體化的病人环壳。“因為目前批準的人工髖關(guān)節(jié)和人工椎體的打印只能批量生產(chǎn)唧痴，并不能個性化定制乞瑰，所有都是‘標準化’產(chǎn)品，都是‘均碼’压伸∏牛”趙小文說，而由于骨科病人的病情不一樣鳞乏，骨缺損或者截骨的位置不一樣舔伴，植入的假體也要“個性化定制”。

在趙小文的辦公桌上绝绊，有一小段的鈦合金3D打印脊椎溃柑，這是一個脊柱腫瘤病人一節(jié)脊椎1：1的模型。這個病例來自于艾科賽龍與北京一家醫(yī)院正在進行的臨床試驗收斑，患者于今年7月進行了手術(shù)稀境，手術(shù)切除腫瘤的時候，同時切除了一節(jié)被腫瘤“吃”掉了的脊椎据德。少了一節(jié)脊椎鳄乏，下一步如何恢復(fù)脊椎結(jié)構(gòu)、保護脊髓棘利，讓病人回歸正常生活橱野，對臨床是一個挑戰(zhàn)朽缴。于是，臨床醫(yī)生精心研究患者的病情后水援，依據(jù)其解剖結(jié)構(gòu)密强，利用金屬3D打印技術(shù)為他“量身定制”了一節(jié)人工脊椎，這段“私人定制”的內(nèi)植物形態(tài)蜗元、大小或渤、曲度與患者原本的脊椎完全契合，上面還有海綿一樣的微孔奕扣，類似于人體骨骼結(jié)構(gòu)中的骨小梁薪鹦，可以幫助病人的脊柱恢復(fù)正常功能。

這款個體化的鈦合金3D打印植入物是艾科賽龍正在研發(fā)的一款新產(chǎn)品成畦，與已經(jīng)批準的金屬3D打印內(nèi)植物產(chǎn)品不同的是距芬，該產(chǎn)品屬于個性化的產(chǎn)品，“一人一款”堆浴。在艾科賽龍公司的展示柜里珍催，記者發(fā)現(xiàn)這款鈦合金3D打印植入物不僅可以修復(fù)脊柱，還可以修復(fù)腦顱哭逻、頜面骨禾底、胸骨等部位。趙小文透露躬筐，從2014年開始据鼓，該公司已經(jīng)與第四軍醫(yī)大、南方醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院帅忌、深圳市第二人民醫(yī)院等國內(nèi)近10家機構(gòu)完成50多例的臨床試驗弦银，“相對于傳統(tǒng)手術(shù)和標準化的產(chǎn)品，個性化的3D打印植入物更科學(xué)此幕，更能解決臨床上的疑難問題宦衡。”趙小文說签缸。目前尼荆，艾科賽龍正準備向國家食藥監(jiān)管總局申報注冊該產(chǎn)品。

未來

生物打印是未來挑戰(zhàn)

打印人工器官不是夢

從器官復(fù)制品模型到個性化的金屬植入物唧垦，3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛捅儒，技術(shù)也不斷“升級”。但是振亮，目前醫(yī)學(xué)3D打印的產(chǎn)品仍處在無生命階段巧还，比如定制化假肢、牙齒坊秸、手術(shù)模型麸祷、骨科植入物等撮抓，在國際標準上，任何植入物的使用壽命只有20年摇锋，這也意味著，骨科病人在植入金屬3D打印的植入物20年后站超，還需要進行二次手術(shù)再植入荸恕。那么，組織器官等有生命的3D打印產(chǎn)品又什么時候會出現(xiàn)呢死相？

深圳市精準醫(yī)療協(xié)會副會長洪洪、深圳德智達科技有限公司首席執(zhí)行官劉春告訴記者，目前使用PEEK（聚醚醚酮）丘三、金屬等非活性組織材料打印的牙齒极谚、手術(shù)模型，骨科植入物等醫(yī)療器械都屬于“初級階梯”许辖，而打印血管疲些、軟骨組織這類單一的活體組織屬于“中級階梯”，3D打印的人工肝臟贮猛、心臟等人工器官則屬于“頂級階梯”眷抠。后面兩個階段屬于生物3D打印階段，目前還處于科學(xué)研究階段闺蜈。

“從全球范圍來看漏踊，我國的醫(yī)學(xué)3D打印跟國外幾乎同步，個別的領(lǐng)域可能還要超過他們昵人∮榕希”趙小文說，但是有一個問題誊酌，中國的生物3D打印技術(shù)由于基礎(chǔ)研究比較薄弱部凑，包括在這方面的知識產(chǎn)權(quán)比較少，這將阻礙我國生物3D打印技術(shù)的發(fā)展术辐。

“無論是3D打印血管砚尽、軟骨組織，還是肝臟辉词、心臟必孤，其核心是人體組織器官結(jié)構(gòu)形態(tài)及功能的解析和重建，這是生物3D打印的關(guān)鍵瑞躺》筇拢”趙小文說。在構(gòu)建一個組織的時候幢哨，首先要知道這種組織所使用的材料是什么赡勘，或者是有什么樣生物可降解的材料嫂便，植入人體以后，它能夠保證器官的生長闸与，同時能在身體里面保證這種相容性毙替，與其他的組織之間的相互關(guān)系能保持得非常融洽，同時它又能降解喳卢，比如說降解成水被人體充分吸收等弯枢。

在構(gòu)建的時候必須先對組織和器官有清晰的解析。比如說要做一個有活性的骨骼坦妙，人體從頭到腳的骨骼結(jié)構(gòu)其實是不一樣的涡瀑，有些是防止外界的撞擊，起到對內(nèi)部組織的保護璃帘，有些需要產(chǎn)生血細胞婉错、紅細胞等。由于它的功能不一樣熬魄，骨從頭到腳的結(jié)構(gòu)也是不一樣的姐药，它的細胞組織也是不一樣的。了解了人體的從頭到腳骨骼的結(jié)構(gòu)以后掘写，就要想辦法把它構(gòu)建出來袋滔，仿生出來，為細胞在里面的生長創(chuàng)造一個良好的條件碘父，這樣細胞才能在里面進行擴增缩旬、代謝、遷移莱没，然后生成相關(guān)的組織初肉。然后3D打印出來的東西，在體外進行培養(yǎng)后饰躲，再植入人體以后牙咏，細胞繼續(xù)生長，這種結(jié)構(gòu)在滿足細胞生長的前提下嘹裂，會一步一步地降解妄壶，修復(fù)人體內(nèi)缺損的骨骼，并與體內(nèi)骨骼融合在一起寄狼。

生物3D打印技術(shù)丁寄，在人工組織、器官培養(yǎng)過程中更多承擔了三維形狀的構(gòu)建泊愧，即讓人體細胞按照預(yù)先設(shè)計好的形狀來生長伊磺。因此人造器官、組織的發(fā)展更大程度上取決于用量化的數(shù)據(jù)來解析和構(gòu)建人體組織器官，只有解析和構(gòu)建好的人體組織器官的結(jié)構(gòu)形態(tài)和功能屑埋，才能“激活”組織和器官矢骚。而恰恰這一點，是目前我國基礎(chǔ)研究的薄弱環(huán)節(jié)肤俱∠胤溃“很多人覺得是生物材料會影響組織和器官的打印，事實上绸搞，目前市場上現(xiàn)有材料和設(shè)備已經(jīng)滿足生物3D打印技術(shù)杏兰，瓶頸不在于材料，而在于對具體的組織器官沒有量化斩却。”趙小文說藤汇，要推動深圳生物3D打印的發(fā)展召摔，必須要加快生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究，補足科研短板蜻肄。

培育3D打印器官是取代捐獻器官移植的另一重要方法际终，其之所以久久未能實現(xiàn)植入人體的零的突破，一方面是由于基礎(chǔ)研究和技術(shù)不夠成熟琴致，很多產(chǎn)品只模仿了結(jié)構(gòu)而不具備功能誓呆，另一方面便是未能解決排異問題，以及將產(chǎn)生的法律和倫理上的一些問題样刷。在采訪中仑扑，幾位臨床和產(chǎn)業(yè)界人士都表示，3D打印“活”的組織和器官還有很長一段時間才能實現(xiàn)置鼻，不過镇饮，目前國內(nèi)外科學(xué)家們正在加快生物3D打印技術(shù)的研究。

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