重慶可以用
技術(shù)做手術(shù)了
重慶晚報獨家打探西南醫(yī)院3D打印實驗室
昨日上午11時，第三軍醫(yī)大學附屬西南醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，利用自主研發(fā)的3D打印導航系統(tǒng)，成功實施了重慶首例3D醫(yī)療打印技術(shù)膝關(guān)節(jié)置換手術(shù),。王慧英是此項免費新技術(shù)的首個受益者。
3D醫(yī)療打印技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展迅速,。昨日,，重慶晚報記者獨家探訪了西南醫(yī)院3D打印實驗室，在這里,，研究人員自主研發(fā)的3D打印機,，已能打印耳朵，根據(jù)手術(shù)需要打印器官骨骼的技術(shù)也在實驗當中,。
重慶晚報記者 嚴藝菲 首席記者 冉文 攝影報道
醫(yī)生先模擬再打印模板
3D技術(shù)這樣手術(shù)
醫(yī)生先模擬再打印模板
1,、用3D打印導航系統(tǒng)，手術(shù)前先用CT掃描患病部位得到3D影像數(shù)據(jù),。
2,、依靠數(shù)據(jù)在電腦建立手術(shù)部位的3D形態(tài)，再由專家在專業(yè)軟件上進行一場模擬手術(shù),。如此一來,，去除哪些部分、去除多少,、選擇哪種大小的植入物,，都可以在術(shù)前反復修正直至完美,。
3、當專家認為達到最好效果后,，便用專業(yè)公式分析出截骨導向板的3D打印數(shù)據(jù),。
4、截骨導向板打印出來后就相當于一塊手術(shù)模板,，只需將該模板套在裸露的膝關(guān)節(jié)上做手術(shù)即可,。
手術(shù)精準
誤差控制0.5~1毫米
66歲的王慧英10年前患上骨關(guān)節(jié)炎，此前長期使用藥物與激素,，效果不佳,，目前右膝要換人工膝關(guān)節(jié)。她入院時恰逢西南醫(yī)院的膝關(guān)節(jié)置換3D打印導航系統(tǒng)研究成功,，且該技術(shù)的費用由西南醫(yī)院臨床科研創(chuàng)新基金承擔,，患者只需要承擔傳統(tǒng)手術(shù)的費用即可。在國外,，該技術(shù)需要增加2000歐元費用,。
昨日上午11時，王慧英被推入手術(shù)室,，消毒麻醉、切開手術(shù)部位,、安裝手術(shù)導板,、去除壞死部分關(guān)節(jié)、置換人工關(guān)節(jié)……11時38分,，王慧英被推出病房,。“手術(shù)順利，比傳統(tǒng)手術(shù)輕松,。”施術(shù)醫(yī)生,、西南醫(yī)院關(guān)節(jié)外科主任楊柳說。
楊柳與西南醫(yī)院關(guān)節(jié)外科副教授郭林介紹,，目前國內(nèi)少數(shù)幾家醫(yī)院已掌握此前沿技術(shù),。在重慶，西南醫(yī)院是首家研發(fā)成功的單位,。在精準方面,，該技術(shù)表現(xiàn)出色，可將手術(shù)誤差控制在0.5到1毫米,，優(yōu)于教授級醫(yī)生在傳統(tǒng)手術(shù)中的3毫米誤差,。原本60~90分鐘的手術(shù)，現(xiàn)在30分鐘就可完成,。
遠程支持
在區(qū)縣可接受類似手術(shù)
在傳統(tǒng)膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)中,，外科醫(yī)生主要進行以下步驟：打開手術(shù)部位，去除壞死部分，再裝上人工關(guān)節(jié),。雖然只有三個步驟,，但有許多不確定性，比如去除的體積等,。
據(jù)統(tǒng)計,，每100例需要進行重新修正的置換手術(shù)中，就有30例是因為術(shù)中不確定因素造成,，還有20例是因為感染,，傳統(tǒng)手術(shù)時間長也是影響感染率的一個原因。
此項技術(shù)還可進行遠程手術(shù)指導,，實際助力本屆重慶兩會要求的醫(yī)聯(lián)體改革,。“比如，區(qū)縣醫(yī)院可以將患者的CT數(shù)據(jù)傳給我們,，由我們用軟件進行手術(shù)后,，將截骨導向板的3D數(shù)據(jù)傳回給區(qū)縣醫(yī)院，區(qū)縣醫(yī)院3D打印出截骨導向板即可,。完全可以讓患者在區(qū)縣醫(yī)院就得到教授水平的手術(shù)治療,。”楊柳說。
推廣運用
還可用來治療牙齒與脊柱
楊柳介紹,，此項技術(shù)前景寬廣,，牙齒手術(shù)與脊柱手術(shù)中也已有采用。比如,，脊柱矯形手術(shù)中,，醫(yī)生需要向患者脊柱打入一些醫(yī)療釘，脊柱附近神經(jīng)繁多,，醫(yī)生在手術(shù)中時常擔心傷及神經(jīng),，往往打入一顆醫(yī)療釘后需要暫停手術(shù)進行多方CT檢查，確認無誤后才能打入下一顆,。這不僅增加患者風險,，延長手術(shù)時間，也讓醫(yī)護人員更多地暴露在射線當中,。如果采用3D打印導航技術(shù),，只需要模擬手術(shù)后制作出一套精準的手術(shù)導板，醫(yī)生即可快速操作,。
3D醫(yī)療打印
重慶啥水平
楊柳告訴重慶晚報記者,，3D打印導航技術(shù)在臨床治療領(lǐng)域已屬前沿，但在3D醫(yī)療打印技術(shù)中只屬低端技術(shù),。為了解3D醫(yī)療打印技術(shù)在重慶的發(fā)展水平,，重慶晚報記者獨家走進西南醫(yī)院3D打印實驗室,。
實驗室里，實驗室負責人王富友教授和同事正在用3D打印機打印一塊手術(shù)輔助導板,。實驗室中擺放著各類打印機,，有昂貴的外購成機，也有他們研發(fā)組裝的3D打印機,。
王富友介紹,，3D醫(yī)療打印技術(shù)按實際用途主要分為三類：觀察輔助、手術(shù)輔助,、實體替代植入,。其中，實體植入難度最高,，也是生物細胞打印要突破的難點,。
供醫(yī)生練手的打印
一塊導板只要1小時左右
在實驗室，3D打印教學輔助模型所用的是zprinter150型打印機,，價值20萬元,。王富友拿起一個打印好的髖骨整體模型告訴重慶晚報記者，此類打印一般用石膏材料,，打印人體關(guān)節(jié)僅需幾分鐘,，髖骨整體比較復雜，大約打印600層,，需要1個小時,。
典型的手術(shù)輔助應用類型，是打印截骨導板,、脊柱醫(yī)療釘導板。此外,，還可用于打印復雜病灶,，比如，患者肝臟的三維復制品,，這個模型可以讓醫(yī)生練手,，計算出如何切割肝臟。
手術(shù)輔助打印,，在西南醫(yī)院3D實驗室里應用的是自己研發(fā)組裝的3D打印機,，買來的打印噴頭與機架，通過芯片與電腦連接即可,。王富友介紹,，打印機的實際成本只有幾千元，而打印導板的材料通常是聚乳酸,，打印一塊導板通常需要1個小時左右,。
據(jù)介紹,，日本還有公司打印腹中胎兒的模型，留給父母做紀念,。
私人定制的打印
尚未正式批準用于臨床
王富友介紹,，實體替代植入包括替代醫(yī)學與再生醫(yī)學兩種。替代醫(yī)學主要指骨骼,、牙齒,、假肢等。再生醫(yī)學則指活體組織與器官,，且打印出來的東西具有再生性與功能性,。
替代醫(yī)學方面，屬于私人定制級別,。舉例來說,，有小孩無法使用成人假肢，3D醫(yī)療打印技術(shù)就能打印出適合這個小孩的假肢,。王富友說,，這類實體打印在西南醫(yī)院實驗室中技術(shù)也已成型，將教學輔助中的打印材料置換為鈦合金等材料即可,，目前此項技術(shù)尚未正式批準用于臨床,。
實體替代植入的打印
能打出耳朵就是沒聽力
“再生醫(yī)學方面，重點就是細胞打印,。”王富友說,，打印活細胞的第一步是取得活細胞，培養(yǎng)在主要成分為凝膠質(zhì)的膠原蛋白中,，再用特殊針頭進行打印組裝,。目前，西南醫(yī)院3D打印實驗室使用的針頭有不同型號,，針孔直徑在50~100微米之間,，這是因為一個細胞的大小在10到20微米，針頭過大過小都不能打印細胞,。西南醫(yī)院3D實驗室中采取的還是擠壓式的打印方法,，即單個針頭打印，不久就可能有噴墨式細胞打印機,，可以讓上千個針頭同時打印,。
王富友介紹，打印時必須確保無菌,，同時還要控制打印壓力與細胞濃度,，這樣細胞存活率能高達90%以上。
這并非代表此項技術(shù)已可應用于臨床解決人體更換零件的問題,。王富友介紹,，目前已有國內(nèi)外專家打印出了皮膚,、腎臟、肝臟等組織,，但多是只有形狀沒有功能,，或者功能不完整。“我們自己也打印出耳朵等,，20分鐘即可完成,，只有形狀，還不具備功能,。”王富友說,，就算最簡單的皮膚，也需要研究如何讓其具備感覺冷熱,、排汗代謝的功能,，已有專家在嘗試向3D打印的皮膚中植入毛囊、汗腺,。
手術(shù)中在體內(nèi)的打印
已造出機器人模型和芯片
在美國3D打印展上,，有專家介紹了自己的設(shè)想：未來每個外科手術(shù)室里都將會有一臺3D打印機，它會在手術(shù)過程中將準備好的干細胞打印到病人需要被治療的特定部位,。
這項技術(shù),，西南醫(yī)院有沒有突破？有,！王富友正在研發(fā)3D體內(nèi)打印機器人,。該機器人將術(shù)中體內(nèi)打印與懸臂機器人結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，使之像西南醫(yī)院達芬奇機器人一樣靈活與穩(wěn)定,，來完成術(shù)中體內(nèi)打印,。
“如果是類似膝關(guān)節(jié)這樣的小型人體零件，打印時間不會超過3分鐘,。”王富友已經(jīng)制作出一臂六軸的等比縮小模型與控制芯片,，但王富友強調(diào)，這離臨床運用還有距離,，生物打印材料、操控方式,、精準程度都還需要進一步研究,。
4D打印來了 遇水自主組裝
國外有一名60歲的患者，患惡性腫瘤失去左臉后接受了3D打印的假臉,，這使他看上去和正常人差別不大,。還有實驗室打印出了抗癌藥物。
“美國生物學家已預測,，不久的將來,，人類可以用3D打印機直接打印DNA和流感疫苗,。”王富友說，目前美國科學家正在研究將DNA轉(zhuǎn)化成計算機二進制編碼信息,，這一數(shù)字信息可以通過電子郵件在不到一秒鐘內(nèi)傳到世界各地,。與此同時，科學家正在研制一種被稱做數(shù)字生物學轉(zhuǎn)換器的設(shè)備,，它可以通過電子郵件收到的DNA數(shù)字編碼信息重新轉(zhuǎn)換成有效的生物DNA,。
日前，美國麻省理工學院在洛杉磯舉行的娛樂和設(shè)計大會上推出了升級版本4D打印機,。所謂的4D打印,，是一種能夠自動變形的材料，只需將其放入水中,，不需要機電設(shè)備,，就能按照產(chǎn)品設(shè)計自動折疊成相應的形狀，4D打印最關(guān)鍵是記憶合金,。4D打印預計在醫(yī)療中應該會有很好的應用,，因為人體血液中含有大量水分，若將遇水變化的部件打印到指定位置,，可以帶來意想不到的醫(yī)療效果,。
