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哈爾濱醫科大學附屬第四醫院利用3D打印機，打印出1：0.84患病肺部3D模型。 省科學院自動化研究所利用3D打印技術打印出來的自行車。 哈爾濱醫科大學附屬第四醫院胸外科主任崔鍵利用患者的肺部3D打印模型，可清晰明確腫瘤的真實位置以及腫瘤與周圍血管的關系，以便更精準地實施手術。 省科學院自動化研究所自己研制的3D打印機。 對于生活在互聯網時代的人來說，3D打印這個概念并不陌生，但將3D打印與醫療聯系在一起，會產生怎樣的效應？相信很多人還沒有腦洞大開。想象一下，用3D打印技術，可以打印出你身上的任何一個器官，一顆牙齒，一塊骨骼，甚至是復雜的心臟、肝臟、腎臟等等，將這些器官植入人體內，發揮人體器官的功能，這些設想看似異想天開，但3D打印技術+醫療已經有了成功的實踐樣本，從這個樣本設想開來，未來的醫療會因3D打印而變得不同。 實踐哈市一例3D肺部模型輔助手術成功實施 日前，哈爾濱醫科大學附屬第四醫院胸外科主任崔鍵教授利用3D打印技術輔助胸腔鏡進行肺段切除術，用3D打印技術打印出組織結構復雜的人體肺臟3D模型，并成功輔助手術實施，這在全省尚屬首例。 9日上午，記者在哈醫大四院胸外科崔鍵教授的辦公桌上，看到了輔助崔鍵教授實施手術的3D肺臟模型。這個3D模型呈透明狀，呈固態形狀，質地并不重，用手觸摸可以感受到肺臟上的各個部位。崔鍵拿著這個肺臟模型向記者介紹，這是實施手術的那位患者的術前肺部模型，它精準地呈現了患者肺臟的形態，肺臟上的血管、主動脈、肺動脈都清晰可見，崔鍵指著模型上的一根血管對記者說，通過這個模型，醫生才發現這名患者肺臟上長著一根異于常人的血管，而且患者病灶位置特殊，已經壓迫血管，這在CT片中是看不到的，如果術前不了解這些看不到的地方，手術很有可能引發極大風險，后果不堪設想。 崔鍵介紹說，兩個月前經檢查發現，該名患者右肺上葉可見一直徑約0.02米的類圓形軟組織密度的病灶。通過仔細分析了患者胸部CT片，崔鍵決定對其實施肺段切除手術，最大限度地保留患者的肺組織。為將手術風險降到最低，崔鍵決定采用3D打印技術協助完成手術，即患者接受多排螺旋CT檢查得到高質量肺部影像后，重建出3D數字模型，再運用3D打印機打印出肺臟模型。通過3D肺部模型，醫生可清晰了解腫瘤的真實位置以及腫瘤與周圍血管的關系，從而更精確地手術，極大降低了術中嚴重并發癥發生的風險。 崔鍵在電腦上演示了該患者肺部模型的動態影像，通過動態影像，可以從各個角度觀察患者肺部的情況，從左向右，從上向下，甚至是任意角度的翻轉都可以實現，輕點鼠標就可以讓器官動起來。除了演示功能，醫生還可以用鼠標在電腦上完成一次一次的手術預演，鼠標就好比一把手術刀，一塊一塊進行器官部位的切除手術，醫生在上臺之前，已經多次演練手術，對正式手術有很大幫助。 精準3D器官模型一個跨界協作的成果 這個3D打印與醫療完美結合的想法從何而來？崔鍵說，兩年前他們開始研發軟件，用于生成人體器官的動態影像，但那時只限于醫生和醫生之間的交流，用于指導年輕醫生臨床手術教學，就是記者看到的電腦中人體器官的動態影像。 崔鍵認為，醫療領域也是現代科學的一部分，隨著人們對疾病的了解程度越來越深，對治病的要求也越來越高，醫生就需要探索用不同的手段來滿足患者的需求。特別對于外科醫生來說，徒手用冷兵器給患者做剖胸破肚的手術時代已經過去了，人們要求微創等新興技術手段，微創化、精準化是患者對醫生的要求。崔健說，美國率先提出了精準醫學的概念，但他們僅限于腫瘤和藥物研發這一塊，而我們提倡在整個過程中都實現精準。要想精準首先要了解到精準。于是我們開始著手自己研發軟件系統，通過大量收集一個人體器官的CT片數據，生成一個立體的圖像，以輔助手術的3D肺臟模型為例，這個模型需要收集3000多張CT片的數據才能構建成像，但是影像的缺點是只可以看，拿不走。當了解到3D打印時，崔鍵找到了醫療和3D打印的切合點。通過省科技廳的牽線，崔鍵與東北林業大學三維數字化技術研究所以及一家科技公司進行了合作，打印出病肺3D模型。 東北林業大學三維數字化技術研究所所長邱兆文博士向記者介紹，他們通過掃描斷層的CT片數據，進行三維重建生成3D模型，再通過軟件轉換成3D打印機識別的數據，優克多維科技公司將其打印成3D肺臟模型。他說，目前一些醫院通過與他們的合作，通過3D打印人體器官模型輔助已經順利完成了五例手術，例如他們與哈醫大二院骨科合作，打印出韌帶模型，輔助醫生順利完成手術。邱兆文介紹，3D打印技術適用于醫學植入術、復雜的電視胸腔鏡肺臟等手術的前景非常廣闊。 記者在采訪中了解到，在我省3D打印應用于臨床還有諸多案例，日前，省醫院采用3D打印技術為一老者完成了復雜高難膝關節置換手術并獲得成功，經過CT對患者左腿全長掃描，將采集的數據輸入計算機，進行三維重建，進行3D打印，制作截骨模具。 負責打印該3D肺臟模型的優克多維科技公司總經理劉子明介紹，從2013年開始，他們公司研究3D打印技術在醫療領域的應用，研發符合打印人體器官的材料和3D打印機，公司與廣州、上海等地醫院和醫療機構合作，打印輔助臨床手術的頭部、心臟、腎臟等人體器官。這次與哈醫大四院和東北林業大學三維數字化技術研究所協作，打印3D肺臟模型是第一次，用的是他們公司研發的用于打印人體器官的光敏樹脂材料。劉子明說，3D打印的關鍵詞就是精準，這個3D肺臟模型使用的材料和設備都是他們公司自主研發的，如果用美國的材料和設備打印這個模型，成本需要1.2萬元左右，而他們制作模型的成本要比美國低4倍。前段時間，他們通過三維建模軟件為一個醫院的孕婦打印出子宮和膀胱粘連的3D模型，輔助醫生完成子宮和膀胱的剝離手術，效果很好。 既有臨床醫生的設想，又有3D打印技術人員的協作和科技公司的具體實踐，可以說，一個肺臟的3D打印模型的產生，是一個跨界協作的成果。 展望植入人體一個可以實現的醫療想象 早在上個世紀90年代初期，崔鍵已經是我省做微創手術的第一人，也是很多大型腔鏡手術的第一人，這次又率先通過3D打印技術與醫療相結合，完成復雜的肺部手術，他認為，這是精準醫學、智慧醫學以后的發展方向，也許會有那么一天，每個病人在手術前都要求打印出一個3D器官模型以精準了解病情。崔鍵說，3D打印是真材制造，下一步他們要利用超聲影像，進行胎檢，通過對超聲影像數據的收集，每個月為孕婦腹中的胎兒進行一個立體成像，通過3D打印做出一個一樣大小的胎兒，一個月或者幾個月打印一次，最后生出來的孩子和之前的3D打印成像一定一模一樣。他認為，3D打印在醫療領域的應用會越來越廣泛。 3D打印和批量生產的區別可以用私人訂制來形容。崔鍵以假肢舉例說明，批量生產的假肢都是均碼的，長了需要截，短了需要接，需要人去適應磨合。以假牙為例也是一樣，如果鑲上不合適，需要真牙去適應假牙，去磨合，但是3D打印出的牙齒完全不會出現這種現象，它一定是嚴絲合縫的。 3D打印出的人體器官到底能不能植入人體，實現人體器官的功能？崔鍵認為，這個可以實現，從輸出技術來看，完全可以實現，只是需要研發醫學領域要求的打印出人體器官的材料。我省高分子材料在全國都是領先的，我們所需要的醫學材料也可實現，目前，已經有從事3D打印的企業成立了醫學研發部，按照醫生的要求研發出可打印器官的材料。 崔鍵介紹，目前，植入人體的材料一般是金屬，以鋼為例，硬度太大，骨頭會被壓的磨損，即使用最好的鈦板也實現不了，但是用3D打印的高分子材料是可以實現的，比如說，打個肋骨，可以自然生物降解，而且不需要二次手術。已經有通過3D打印人體器官成功植入人體的案例。 2014年8月，北京大學研究團隊成功地為一名12歲男孩植入了3D打印脊椎，這屬全球首例。有媒體報道，上海一家醫院做了3D打印的心臟瓣膜。2014年10月，醫生和科學家們使用3D打印技術為英國蘇格蘭一名5歲女童裝上手掌。崔鍵介紹，第一例成功植入人體的3D打印器官是在美國，是一個小孩，出生時器官狹窄，用3D打印技術打印出一個氣管植入人體，活了下來。目前，國外3D打印技術在醫療領域的應用已經可以打印肝細胞、腎細胞，而且這些打印的器官是有功能的。 我們有理由相信，在不久的將來，一系列異想天開的醫學設想將會走近我們的身邊，一一實現。名詞解釋 3D打印即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。（記者董新英）
關鍵字標籤：3D printer specification
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