分離聯(lián)體嬰兒、輔助肝臟手術、口腔癌重建手術、兒童洗肺手術、鈦金屬脊椎植入，3D打印技術已在世界各地醫(yī)院進入臨床實踐。

全球各地醫(yī)院已開始用3D打印技術進行臨床實踐

　　
在制造業(yè)背景下，相比于其他熱門產(chǎn)業(yè)例如航天、汽車等，3D打印的醫(yī)療應用是相當獨特的。為什么呢？答案顯而易見，3D打印所有的醫(yī)療衛(wèi)生應用中都體現(xiàn)著人類元素，與拯救人類生命或者顯著提高人類生活質量這樣的成功結果相比，花費成了次要的顧慮。

　　
時至今日，雖然不是每一家醫(yī)院都在積極引進3D打印技術，但是3D打印技術卻在影響著世界各地的醫(yī)院。比如，美國休斯敦德克薩斯兒童醫(yī)院就使用CT和3D打印幫助醫(yī)生分離連體嬰兒。

我們都知道3D打印技術在醫(yī)療領域應用可分為三個層次，離人體越近的應用難度越大，離人體遠一點的相對簡單，比較容易實現(xiàn)。第一層是人體外應用。例如，利用3D打印機可將CT、MR的二維圖像生成三維圖像和模型，大夫分析病情時更直觀，也能幫助他們術前分析和規(guī)劃，降低手術風險，而休斯敦德克薩斯兒童醫(yī)院兒就應用的是這一層。

　　
休斯頓德克薩斯兒童醫(yī)院放射學研究和心臟成像主任 Rajesh Krishnamurthy醫(yī)學博士表示，可以3D打印骨架或特定的器官模型，這次手術使用的復雜模型就是其中之一，這是Rajesh Krishnamurthy博士第一次試圖使用一個模型代表嬰兒的整個解剖學。這個模型包括骨骼、心血管、血管、胃腸道和婦科結構，那么，究竟是什么手術呢？

　　
Krishnamurthy博士在北美放射學會2015年年會一個新聞發(fā)布會上描述了手術過程:Knatalye Hope和Adeline Faith Mata是一對雙胞胎，在2014年4月11日出生。這兩個雙胞胎從胸部到骨盆連接在一起，但有互相獨立的大腦和心臟。

　　
Krishnamurthy博士開始并沒有刻意做驚人的3D打印。但是醫(yī)生們獲取了這對連體嬰兒所有的信息，意識到使用3D打印技術整合所有信息是可行的。于是，當雙胞胎大約5個月大的時候，研究團隊開始模型成像。

　　
放射科醫(yī)生使用了一種叫做目標模式前向ECG門控技術在圖像上固定心臟和肺的運動，研究團隊能在低輻射暴露的同時得到心血管解剖結構的詳細視圖。然后分別給這對連體嬰兒靜脈注射對比劑，然后讓其中一個嬰兒口服對比劑。模型可以展示連體嬰兒各個器官的血流情況。

　　
整個模型花了3周才完成，其中包括在Dallas公司制作3D模型的一個星期。材料和打印時間的成本約為4000美元。使用不同的顏色和紋理代表骨頭、器官和血管。模型完成后，醫(yī)生可以取出單個部分，觀察深層解剖學結構。今年2月17日的時候，12個外科醫(yī)生、六個麻醉師和八個護士一起完成了這個持續(xù)26小時的手術，后來，兩名嬰兒術后生長良好。

　　
而美國克利夫蘭醫(yī)院作為世界上最繁忙和最具創(chuàng)新性的醫(yī)療中心之一，更不會放過3D打印實踐的大好機會了，當其他醫(yī)院還在積極引進的時候，它已經(jīng)開始大規(guī)模實踐了，而實踐的第一站就是將3D打印肝臟模型。

　　
其實，早在2012年的時候，醫(yī)院就已經(jīng)開始研究3D打印醫(yī)療實踐了?？死蛱m知名肝臟醫(yī)生Nizar Zein在2012年接觸并深入了解了3D打印，之后便開始考慮將這項新技術用在高風險的肝臟手術中。

　
因為肝臟的結構極其復雜，醫(yī)生在手術時可能會不小心切斷患者的血管等重要組織。即使發(fā)達的醫(yī)療已經(jīng)可以讓醫(yī)生在手術前仔細研究電腦里的肝臟三維模型，但是平面感官對于手術還是有很大的局限性，而實實在在的3D打印肝臟模型卻不一樣了，它允許醫(yī)生在手術前進行操刀練習，這已經(jīng)成為外科手術中越來月常見的輔助手段。

　　
不得不承認3D打印技術的發(fā)展之快，Nizar Zein講到2012年，也就是三年前打印一個肝臟模型要需要6個星期左右，而現(xiàn)在只需要48小時左右。不僅時間提高了很多，打印精度也有了質的提升。早期的打印模型比較粗糙，現(xiàn)在的模型就精致很多，還能夠將肝臟的血管和膽管清晰的呈現(xiàn)在醫(yī)生的眼前，不同的部位也可以單獨打印。三年來，Nizar已經(jīng)3D打印了20多件肝臟模型，為許多肝疾病患者帶去福音。
一般從3D打印醫(yī)療應用程度來看，第二層離人體更近一步，變成了打印一些醫(yī)療輔助工具。例如，種牙時為了種得比較準確，可以利用3D打印技術將患者的牙齒模型打印出來，先用計算機模擬種牙的位置、角度和深度，再打印出“導板”,有了“導板”牙齒就能非常準確地植進去。

　　
在未來十年內(nèi)，3D打印的醫(yī)療模型和定制的手術導板很可能成為許多手術的標準流程，包括心臟手術、下顎手術、全膝關節(jié)置換術、髖關節(jié)置換術、顱內(nèi)植入、肩關節(jié)手術、脊椎手術或者更多其他手術。

　　
而位于海峽另一邊的臺灣，顯然在3D打印醫(yī)療實踐方面要走的更加匆忙一點，臺灣成功大學斗六醫(yī)院則是這些醫(yī)院里面3D醫(yī)療實踐比較出色的一家，它已經(jīng)成功的使用3D打印輔助工具成功的完成了多起口腔病手術。

斗六成大醫(yī)院早前完成了一起使用計算機輔助打印下顎骨的口腔癌重建手術，患者是一名78歲的男性，因口腔癌曾于其它醫(yī)院院內(nèi)治療與追蹤，后因口腔癌復發(fā)，改至斗六成大醫(yī)院口腔外科求醫(yī)。

　　
經(jīng)計算機斷層（CT）等檢查，牙科醫(yī)師陳孟延決定進行顎骨截除手術以完整摘除腫瘤，為了完整修復缺損的臉頰，術前替他量身訂制3D顎骨模型。

　　
該手術負責人陳孟延表示，3D打印輔助下顎骨重建技術是由成大醫(yī)院口腔外科主任王東堯與成功大學機械工程研究所教授方晶晶所研發(fā)，透過計算機輔助，可為病患量身訂做顎骨外型，重建下顎完整性，以恢復口腔功能與外觀，已于成功大學總院采行10年，并推廣到臺灣多家醫(yī)院。

　
陳孟延醫(yī)師在術前利用成功大學本土研發(fā)的技術重組下顎骨影像，接著替病患量身訂制 3D顎骨模型，把要置放在口腔的鈦金屬板，利用3D打印技術做出模型?？谇煌饪茰蚀_切除腫瘤，接著做鈦金屬板的下顎骨重建，整形外科接著進行精密血管與自由皮瓣重建手術，修復缺損的臉頰，不僅縮短20%手術時間，更成功重建了口腔功能。
除了臺灣，英國自然也是不甘示弱的，英國的一些醫(yī)院在3D打印醫(yī)療實踐上的進展則同樣迅速，他們也在不停探索更多更實用的3D打印醫(yī)學應用。其中，就有英國醫(yī)生用3D打印輔助進行兒童洗肺手術。

Katie Parke是北愛爾蘭的一位可愛的六歲小女孩。但不幸的是她患上了一種被稱為肺泡蛋白沉積癥（PAP）的罕見疾病。這種疾病會導致由蛋白質和磷脂在患者肺部的肺泡或氣囊大量沉積。這種沉積會積抑制患者肺部吸收氧氣的能力，甚至導致其呼吸困難。

　　
好在這種病是可以治療的，但是治療的過程非常痛苦，光聽著就讓人不寒而栗——最常用的治療方法被稱為全肺灌洗，也就是用鹽溶液去洗肺。這個手術過程非常復雜，需要一個讓一個肺葉保持呼吸，然后對另外一個進行清理。由于人體肺部氣管的大小非常不同，兒童尤其如此，醫(yī)生往往被迫嘗試不同尺寸的管子以找到最佳組合，這就在手術過程中浪費了寶貴的時間。

　　
為此，倫敦 Great Ormond Street醫(yī)院的醫(yī)生們想出了一個解決方案，使小Katie的手術更加安全：他們?nèi)砹薑atie的CT掃描結構，并用它3D打印出氣管的橡膠模型。然后，醫(yī)療團隊就能夠根據(jù)該模型在手術之前確定好Katie所需要的各種匹配的工具。由于相應的氣管已經(jīng)提前準備好了，Katie的手術時間被大大縮短。

　　
由于未來Katie還要經(jīng)歷多次這樣的手術治療，而且她又是一位成長中的孩子，因此每次手術她的肺部形狀、大小都會有所變化，因此醫(yī)生每次都需要先打印出準確的氣管模型。幸運的是，這種3D打印成本很低，并且可以在數(shù)小時內(nèi)完成。

　　
值得一提的是，在此之前這家醫(yī)院就已經(jīng)開展了將3D打印用于高風險手術輔助的研究。目前，他們還打算3D打印一系列的模型用于培訓，使醫(yī)生們可以在進入對人體的實際手術之前得到充分的練習。

　　
3D打印在前兩層的應用由于不涉及人體器官的改變，因而相對比較容易，到了第三層，即植入人體內(nèi)的組織、支架、骨骼和器官等，這一層的應用就需要很高的技術含量，就目前來說距應用還有一定的距離，但仍然有很多醫(yī)院爭當馬前卒，為醫(yī)療手術未來開啟了一扇大門。

　　
位于南半球的澳洲首當其沖，使用3D打印完成了一起3D打印鈦金屬脊柱植入手術。據(jù)悉，這是澳大利亞首次應用3D打印的脊柱植入物，接受該植入物的患者是Amanda Gorvin女士。
由于其第五節(jié)腰椎結構異常以及鄰近椎間盤的嚴重退變，Gorvin長期以來一直經(jīng)受腰痛的折磨。后來她被介紹給了North Gosford&Prince of Wales醫(yī)院的脊柱外科專家Marc Coughlan博士。

　　
Coughlan認為手術是最好的解決方案，但是有個問題阻礙了這種可能性的實現(xiàn)。因為病人的脊椎形狀與眾不同，因此Coughlan擔心用一個現(xiàn)成的標準植入物不大可能解決病人的病痛。怎么辦呢？當然是3D打印。為此醫(yī)生找到了位于墨爾本的醫(yī)療器械公司Anatomics，希望能夠合作為Coughlan3D打印一個植入物。

Anatomics公司欣然同意，他們與RMIT大學增材制造中心的Milan Brandt教授及其團隊一起，共同為Coughlan設計和開發(fā)了一個3D打印的鈦合金脊柱植入物。

　　
這個由來自Anatomics和RMIT的科學家和專業(yè)人員組成的精英團隊對病人的脊柱進行了一次CT掃描，從而為她的脊柱設建立了精準的3D圖像，根據(jù)這個圖像，治療團隊就能夠設計出定制的植入物。另外一家醫(yī)療設備供應商LifeHealthcare也提供了一些幫助。這個植入物總共花了十小時左右的時間3D打印完成，隨后由醫(yī)生將其置入Gorvin體內(nèi)。

　　
在植入手術三個月后，Gorvin已經(jīng)恢復了正常生活，徹底從過去的那種巨大痛苦中解脫。

　　
不只是澳洲，處于歐洲西部的西班牙同樣在積極進行3D打印醫(yī)療實踐，而它的方向，則是胸肋骨植入手術。

　　
一名54歲的西班牙男子患有胸壁肉瘤（chest wall sarcoma），更糟糕的是，這個惡性腫瘤的生長位置比較特殊，與他的胸肋骨部分長到了一起。結果就是，若要徹底切除腫瘤，醫(yī)生們將不得不同時切掉其骨架的一部分。

　　
由于人體肋條形狀差異大且難以復制，通常大家都會選擇用鈦板來加強肋籠的結構。不過即使這樣也不是一個很好的選擇，因為它們可能松動并增加并發(fā)癥的風險。萬幸的是，3D打印技術及時地派上了用場。

　　
西班牙薩拉曼卡大學醫(yī)院的手術小組委托遠在澳大利亞墨爾本的Anatomics醫(yī)療設備公司，為患者量身打造了一個結構非常復雜的鈦金組件，以便能夠與患者的胸骨和肋骨結構結合得天衣無縫。

　　
該團隊先是通過高分辨率CT掃描患者的胸腔，然后重建了一個包含腫瘤在內(nèi)的模型，以便外科醫(yī)生能夠準備規(guī)劃并盡量減少對患者身體的傷害，并讓Anatomics后續(xù)做出一個完全貼合的胸腔植入構件。

　　
為了最終能打印出這個植入件，Anatomics將文件發(fā)送給了澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）旗下的3D打印實驗室Lab 22那里，然后用價格高達130萬澳元的Arcam金屬打印機進行制作。

　　
其原理是通過強大的電子束來熔化金屬粉末，然后一層層地堆疊出3D打印物件。CSIRO的Adam Knight在一篇博客文章中說到：“當你等著手術來救命的時候，這絕對就是頭等大事”。此前，Lab 22還曾幫助該制造商打造過一個3D打印的鈦金根骨（heel-bone）植入件。在3D打印完成后，還需要進行一道拋光精制工序。

　　
完工之后，成品被快遞到了薩馬拉卡大學醫(yī)院，并順利植入了病人的胸部。這場手術已經(jīng)過去了2周，患者已出院且恢復良好。

　　
過去兩年里，涌現(xiàn)出許多成功的3D打印輔助植入手術，盡管植入用3D打印肋骨和脊椎仍只占有整個植入物品市場的極小一部分，卻成為3D技術治愈不治之癥的又一偉大突破。

　　
報告預計到2020年，3D打印醫(yī)療植入體的市場總收入將達到35億美元。有機構認為常見的3D打印骨科應用已經(jīng)進行了充分的實驗，醫(yī)療植入體將實現(xiàn)更加廣泛的商業(yè)應用。同時3D打印醫(yī)療植入應用正迅速擴大到膝蓋、脊椎、肩和其他植入物，以彌補傳統(tǒng)治療方法在特殊病例中的不足。

現(xiàn)在，專業(yè)醫(yī)學移植提供者正用工業(yè)打印機為病人打造定制的植入物，否則那些病人們很難找到用傳統(tǒng)方式植入的辦法。隨著人口老齡化程度增加，老年人身體機能正在退化，所以不太可能讓他們接受兩次甚至三次手術。通過3D打印制造專業(yè)植入物往往是有希望長效治愈患者的唯一方案。

　　
除了模型，手術導板和植入物等已經(jīng)證實的實踐方法外，世界各地的醫(yī)生們同樣在積極探索更具實驗性又有可能改變生活的新的醫(yī)療應用。

　
那么，接下來是什么呢？細胞3D打?。?/p>

　　
細胞打印屬較為前沿的研究領域，是一種基于微滴沉積的技術——一層熱敏膠材料一層細胞逐層打印，熱敏膠材料溫度經(jīng)過調控后會降解，形成含有細胞的三維結構體。

　　
細胞打印能夠為再生醫(yī)學、組織工程、干細胞和癌癥等生命科學和基礎醫(yī)學研究領域提供新的研究工具，為構建和修復組織器官提供新的臨床醫(yī)學技術，推動外科修復整形、再生醫(yī)學和移植醫(yī)學的發(fā)展?？蓱糜谒幬锖Y選技術和藥物控釋技術，在藥物開發(fā)領域具有廣泛前景。

　　
對于3D打印在醫(yī)學領域的應用，有人提出了一個“3D打印生命階梯”的預想，無生命的假肢位于階梯的底層；中間是簡單的活性組織，如骨與軟骨；簡單組織之上將是靜脈和皮膚；最靠近階梯頂層的將是復雜且關鍵的器官，如心臟、肝臟和大腦；而生命階梯的頂層將是完整的生命單位。

　　
此外，3D打印技術在醫(yī)療應用方面的研究還涉及納米醫(yī)學、制藥乃至器官打印。通過3D打印制造的醫(yī)療植入物將提高你身邊一些人的生活質量，因為3D打印產(chǎn)品可以根據(jù)確切體型匹配定制，如今這種技術已被應用于制造更好的鈦質骨植入物、義肢以及矯正設備。打印制造軟組織的實驗已在進行當中，很快通過3D打印制造的血管和動脈就有可能應用于手術之中。

　　
醫(yī)療衛(wèi)生是當今引發(fā)持續(xù)討論的話題，但醫(yī)療衛(wèi)生并不都和政策有關。治療和技術的創(chuàng)新正在改革人們的醫(yī)療關懷方式，盡管某些方法要么是難以跟上時代，要么是與改善生活或拯救生命的目標相去甚遠?，F(xiàn)在，隨著輔助制造行業(yè)的快速發(fā)展（這些越來越受歡迎的技術經(jīng)常指3D打印機），醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的未來正變得越來越清晰。