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医疗革命来了!3D打印走向手术台

导读: 它们已经可以定制人体肝脏和肾脏的模型,而科学家们还在研究如何用3D打印机打印胚胎干细胞和活体组织,目标是制造出能够直接移植到受体者身上的人体部位——用3D打印机制造人体部位可能再过很多年才能实现,但是先进的3D打印机目前已经开始走进医院。

  3D打印技术最近帮助日本一家医院的外科医生解决了一个难题:他们在给一名儿童进行以其家长为供体者肝脏移植手术之前,需要对供体肝脏进行切割同时又保留其功能,下刀稍有闪失后果将不堪设想——后来,他们在3D打印机制作的供体肝脏模型上进行模拟操作并制定出手术方案,最后在上月成功完成了这台手术。

  3D打印技术又称“增材制造”(Additive Manufacturing),长期以来被用于制造珠宝、电子产品和汽车部件的模型,然而如今的工业3D打印机也在造福医疗领域:它们已经可以定制人体肝脏和肾脏的模型,而科学家们还在研究如何用3D打印机打印胚胎干细胞和活体组织,目标是制造出能够直接移植到受体者身上的人体部位——用3D打印机制造人体部位可能再过很多年才能实现,但是先进的3D打印机目前已经开始走进医院。

日本外科医生Maki Sugimoto手持以丙烯酸树脂为材料、用3D打印机制造的患者肝脏模型

  美国的Stratasys和3DSystems公司是规模全球领先的两家工业3D打印机制造商,其产品目前可以复制人体器官。利用CT扫描等医学图像技术,这些打印机可以用丙烯酸树脂做出半透明模型,从而帮助外科医生了解肝脏和肾脏的内部结构,例如血管方向或肿瘤的确切位置。采用了部分聚乙烯醇材料的器官模型外观更逼真,而且具备真实器官的湿润度和质感,更加便于外科医生对其下刀。

  用3D打印技术制作人体器官模型所需的时间通常视器官大小而定,不过包括把原始医学图像转换为可打印的3D数据在内的整个过程通常只需花费几天时间。

  “3D打印机在医疗领域的应用大多仍处于试验阶段,但是其应用会越来越普遍。”Stratasys总裁大卫·瑞斯(David Reis)说道。

  要想走进全球各地成千上万的医院手术室,3D打印技术还面临许多障碍:首先,用于制造器官模型的3D打印机售价在25万美元至50万美元,让小医院难以负担;再者,大多数医生不会使用3D打印机,所以医院还需要技术人员来操作3D打印机以及把医疗图像转换为可以打印的3D数据。

  日本神户大学医院的外科医生Maki Sugimoto从2011年开始通过日本公司Fasotec制作3D打印的患者器官模型——Fasotec充当了医院和3D打印机之间的中介,该公司表示目前很少有医生需要复制内脏器官,更常见的是3D骨骼复制品。

  在香港植齿及颌面外科中心(Dental Implant&Maxillofacial Centre),口腔外科医生们近年来一直用3D打印机制作病人下颌模型和在手术时放在病人口中的定制手术模板——它们可以帮助医生制定手术计划并精确无误地完成手术。

  3D打印技术已经存在了大约30年,该项技术近年来的迅猛发展和价格下降使得企业和消费者对它越来越感兴趣。

  在美国,一些大学和企业实验室正在研究“生物打印”,也就是以活体组织构造人体部位。此类研究目前仍处于试验阶段并且遇到了医学伦理学方面的问题,但是研究人员依然希望有朝一日能根据患者的需求定制出人体部位。

  MakiSugimoto医生坚信3D打印技术能帮助缺乏经验的年轻外科医生在正式手术前进行“演习”,他认为如果医生对即将进行的手术更有信心,病人也会更加放心。“其潜在的影响力不亚于从固话到手机的变迁。”他说道。

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