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3D打印,让医疗进入个性定制时代

发布于:2019-11-29 17:18:33

  9月15日,3D打印与先进新型材料创新应用暨山东省医工交流高峰论坛在济南举行。来自我国科技前沿的学术大咖和专家,分享了生物3D打印创新技术与新型材料临床应用的精彩研究和经验。

  3D打印技术正在改变大家的生活,被推为第三次工业革命的核心技术,至今仍是一个全球性热点。近十年来,生物3D打印技术取得长足发展,医疗应用越来越广泛。

  虽然还不能直接3D打印出人体组织或器官用于人体修复,但在神经外科领域,3D打印技术可以“智造”出植入医疗器械、帮助解决脑袋的“修复大计”。

  3D个性化定制打印正在深刻改变神经外科手术方式。据山东省立医院神经外科丁锋教授先容,脑颅创伤后的颅骨修补,现在就可选择3D技术“量身定制”的新型植入修补材料PEEK,根据患者的头颅CT数据进行3D重建,完全还原颅骨的生理结构曲度等,可与缺损区域严丝合缝,修补效果更佳。

  生物3D打印技术在神经外科应用的另一典型是3D打印的人工硬脑膜,可以修复脑外伤或脑肿瘤手术后的脑膜缺损。这种人工硬脑膜“打印”出来后,不论是外观还是内部结构都和人体自身脑膜结构几乎一致,薄如一张纸,帮助修复重建后又能降解为二氧化碳和水排出体外。

  清华大学生物制造中心副主任徐弢教授是国际上最早进行细胞和器官打印技术开发的研究者之一,他及其团队是国内最早将3D打印技术应用于临床转化的团队。徐弢研发的人工硬脑膜睿膜至今已在全球70多个国家使用20多万例,“人工硬脑膜及其制备方法”专利获得2018年中国专利奖优秀奖。

  3D打印的PEEK颅骨,用的仍是高分子合成材料,而用细胞打印成活体器官用于人体组织替代和修复,则是生物3D打印的“终极梦想”。今年4月,以色列一个团队的研究人员用3D打印技术,利用取自病人自身的人体组织,打印出了全球第一个完整的心脏,一度引发轰动。该心脏包括细胞、血管、心腔以及心室,不过目前还无法泵血,仅能收缩。

  未来3D打印出人类器官用于临床手术还有待时日。徐弢教授的主要研究方向是细胞3D打印技术,有丰富的国外研究和产业化经验。他及助手表示,用细胞打印被称为3D,加上神经和血管形成一个有机体,被称为4D,而要打造出有器官功能的产品,则应该称为5D。以心脏来说,目前用3D打印出外形已经可以实现,但心脏能不能正常跳动,并且根据身体需要来调动,适应身体的环境,未来还需要一个漫长的过程。

  新技术的应用已经大大改变了外科手术的方式和治疗效果。四川大学华西医院关俊文教授认为,随着内镜、机器人、新材料、新器械等的应用,以及显微镜的普及使用,人类外科手术正逐步告别靠手、眼操作的时代,进入数字化、精准化、精细化阶段。可吸取、可降解,新材料、新技术的应用,使植入物新型生物材料与人体组织、结构有机融合,手术方式、效果明显改善,使手术变得更完美,这都是以往不可想象的。

  医工结合既让外科医生大开眼界,也让很多临床难题得以解决。国内企业在研发上有很大进步,颅脑手术的止血、脑疝、水肿期、取骨瓣减压等重大难题,使医生的临床感受明显改善,不仅大大降低了医源性损伤、术后出血等发生的比率,而且能更好地完成缺损、撞击受伤等病损修复,并使操作更精准化,患者生活质量显著提高。


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