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医学变革大潮新方向:3D打印技术

来源:e键打印   发布时间:2015-06-04 09:14:28   浏览次数:1059

 

  3D打印思想起源于19世纪末的美国,并在20世纪80年代得以发展和推广。3D打印是科技融合体模型中最新的高“维度”的体现之一,中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。如今已经悄然融入航空航天、汽车制造、食品等工业领域,在医学领域的应用更为耀眼。

 

  2014年12月13日,北京大学第三医院骨科主任刘忠军教授在2014北京大学3D打印骨科应用国际论坛上表示:“3D打印在骨科领域的应用,是值得期待和深入研究的革命性技术,可能会带来骨科领域的重大突破。”

 

  患者脊柱发生的各种病患外伤,都可以由医生专门订制,在患者椎体切除后为其打印一块与切除椎体完全一致的椎骨,完美与相邻椎骨相接⋯⋯这些原来只在电影或者科幻小说中出现的场景,已经逐步在国内落地,并在患者身上发挥作用。目前,北京、上海、青岛、杭州等一二线城市都已经开始3D打印在医疗领域的探索。

 

3D打印挽救重伤少年

  2014年12月初,在山东省青岛市下属的平度市发生了一起严重车祸。车祸中,一名不满18岁的少年胸部遭受重创,导致第8胸椎破碎,第7、8胸椎错位,需要立即手术。但伤者的情况让主治医生犹豫再三下不了决心:手术不及时,会造成无法挽回的后遗症,轻则瘫痪,重则死亡。而如果一旦在手术中误伤脊髓,同样会导致双下肢瘫痪。

 

  医生最后决定把伤者紧急转诊至青岛大学附属医院。青岛大学附属医院脊柱外科副主任马学晓接诊后,首先通过从美国引进的MIMICS计算机辅助外科技术与快速成型3D打印技术,将少年的胸椎等比例打印出来,在模型上找到有可能压迫脊髓的骨折块,实验探索出进钉的位置和角度后,将进钉路线又打印了一个导板,导板与患者的脊椎结构完全契合。手术时,马学晓将导板安置在患者的脊椎上,利用导板上预留的进钉口准确无误地选定进钉点,轻松完成了脊椎固定手术。

 

  12月16日,马学晓和助手们又为一位82岁的老人完成了在椎管内肿瘤被切除后的颈椎固定手术,而此前这样的手术稍有不慎就会使患者成为植物人。

 

  马学晓告诉记者,在传统的脊柱外科手术中,主要依靠X光片与CT、MRI等二维影像技术进行术前准备,不可能全方位显示病变情况。“临床经验再丰富的医生也难免在复杂情况下操作失误,极易出现脊髓神经损伤、截瘫等并发症。”这次他之所以这么放心大胆,就是因为个体化设计的3D打印导板的有力辅助。整个过程就像根据GPS的导航功能开车,但精确程度无以复加。马学晓认为,3D打印医学技术在脊柱外科的应用是患者的最大福音。

 

  据了解,这套当前国际上最先进的MIMICS计算机辅助外科技术与快速成型3D打印技术是于2014年7月,马学晓在赴美进行博士后研究期间为青岛大学附属医院引进的。这套系统运用MIMICS软件采集并处理患者的CT数据,在计算机中制作三维模型,立体、精确地显示病灶及周围组织情况,据此设计手术方案,并在三维模型上完成虚拟手术。然后,再运用3D打印技术,等比例打印出患者病灶的全仿真模型,在模型上进行细致的手术预演。

 

人工椎体植入脊柱

  无独有偶,不久前,浙江大学附属第一医院顺利完成了国内首例将3D打印技术应用于治疗脊柱多节段病症的手术。

 

  杭州一名21岁的大四女生近段时间胸痛得非常厉害,她到浙江大学附属第一医院就诊后得知,自己患上了骨化性纤维瘤,第10、11节胸椎已经遭到了明显的破坏,出现了病理性骨折。

 

  在得到这名患者的认可,并通过所有的伦理手续后,浙大一院骨科主任林向进和团队成员决定使用最新的3D打印技术,将钛合金粉一层层叠加制成1比1的钛人工椎体。12月3日,主刀医生林向进顺利切除了她第10、11节胸椎的大部分椎体以及相关部位的椎间盘组织,然后仅用10分钟就替换了患者原有的两段椎体。

 

  据了解,以往类似的手术需要分为两个步骤,患者需要切除两段病变胸椎,并用人工椎体替代,再辅以钢板等器材进行固定。而且,对于骨科医生而言,根据X线片与CT片作出的术前判断的精准度也有限,需要打磨人工椎体以契合患者原有的脊柱,可能来回多次尝试才能顺利嵌入,对患者形成的体面创伤和心理伤害很大,效果往往也不尽如人意。

 

  另外,记者了解到,3D打印的个性化产品在应用上目前尚无国家行业标准,需要采集临床实验数据促成这一标准的出台。“定制化数字医疗3D打印”联盟的一个重要使命是共享各自在硬件、软件、临床应用等方面的优势资源,共同推动“定制化数字医疗3D打印”临床应用行业标准和国家标准的制定。