從人工製作到3D列印「造骨」30多年發生了什麼?

東方網 發佈 2020-05-31T01:41:03+00:00

東方網記者劉軼琳5月30日報導:近年來,3D列印技術的發展在醫療領域做出了不小貢獻,製作醫學模型、輔具、假肢、手術導引裝置、骨頭、軟骨,或用於血管、膽道、氣管、尿道內的支撐物或替代品,以及多種組織和臟器。

東方網記者劉軼琳5月30日報導:近年來,3D列印技術的發展在醫療領域做出了不小貢獻,製作醫學模型、輔具、假肢、手術導引裝置、骨頭、軟骨,或用於血管、膽道、氣管、尿道內的支撐物或替代品,以及多種組織和臟器。29日晚,中國工程院院士、上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院終生教授戴尅戎教授做客復星健康講堂——《名醫講堂》節目,與線上網友共聊「3D列印與個性化醫療」話題。

3D列印技術也稱之為「快速成型技術」或「增材製造技術」。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,通過逐層列印的方式來構造物體的技術。自20世紀90年代中期面世以來,3D列印在模具製造、工業設計等領域被廣泛用於製造模型,其後逐漸用於產品的直接製造。

「3D列印被評為繼蒸汽機、電腦、網際網路之後的又一項偉大的發明,高估的評價,使得人類的生活、學習、工作產生巨大的影響。」戴尅戎教授說,「我們說全世界有那麼多的樹葉,你永遠找不到兩片樹葉是一模一樣的,這句話是什麼意思呢?在我們人體裡面,沒有任何兩個關節是一模一樣的。3D列印實現了個性化,給病人列印一個醫療器械或內植入器械可以隨心所欲,滿足病人不同的需求。」

38年前人工製作換距骨

在節目中,戴尅戎教授講述一個患者的故事。38年前,他曾接觸到一位需要做全距骨切除的腫瘤病人,而當時國際上根本沒有替換距骨的假體,主治醫師團隊只能給患者定製一個人工距骨。這也是戴尅戎教授第一次接觸到足部骨骼需要「個性化」定製的病例。

「距骨是位於腳踝十幾塊骨頭裡最重要的一塊,這個人工距骨還要附帶上面、下面和前面的關節面,同時還要有足夠的承載能力和穩定性,而距骨大小和形態是人人不同的。」通過多次數據計算、修改,團隊最終成功將定製的人工距骨替換下被切除的距骨,時至今日,這位患者仍能自如行動,無跛行、能騎車,甚至還能做輕體力勞動。

第一次圓滿完成「個性化」定製病例給了戴尅戎教授極大的鼓舞。1982年以後,他帶領團隊專門給一些患者陸續定做了膝關節、髖關節、肩關節,甚至還定做了半個骨盆。時光推進到90年代,人工定製滿足患者的「個性化」需求逐漸成為常態,而此時戴尅戎教授遇到了一個棘手的病例。

如今3D技術精準『複製』骨骼

一位首席會計師因自幼雙側髖關節先天性異常,兩側髖關節嚴重脫位導致雙側劇烈疼痛,嚴重影響工作生活,最終只能依靠輪椅才能出行。據戴院士回憶,這位患者的髖部解剖結構和幾何形態與常人差異極大,並伴有嚴重的繼發性病變,各醫療器械公司均無法提供符合需求的關節假體,這讓他頭一次感到無從下手。難以進退之時,上海交通大學王成燾教授給戴尅戎教授帶來一個好消息。「王成燾教授第一次告訴我們,原來世界上有一種設備叫『快速原型機』,可以輕而易舉地把病人的關節、骨腔的大小、位置和相關關係,用模型準確『複製』出來。」

在當時看來,戴尅戎教授感覺「快速成型機」簡直是為這個棘手病例量身定做的產物!為了一探究竟,主治團隊將經由快速成型機定製的關節假體安裝在假肢模型上進行反覆演練,確定無誤後才為患者安排手術。最終,患者在模型的幫助下獲得了真正量身定製的假體。手術成功後,這位當年無法行走的患者不僅重新恢復了首席會計師的工作,還親自遊玩天安門廣場、攀登長城,如今已經成為週遊世界的旅遊愛好者。

經由此事後,3D列印個性化定製逐漸發展為戴尅戎團隊不可或缺的醫用技術。與此同時,經手數百個病例的戴尅戎教授深刻認識到:在醫療產業中,「個性化」需求是一個擁有巨大市場的發展方向。

「3D列印不僅僅是在醫療範疇裡面為我們提供非常有遠景的未來,它是在醫療器械方面、還有在醫療以外的方面都將大展宏圖。」戴尅戎教授風趣地說:「我們國家要趕超已開發國家,要抓住第三次工業革命的機會,因為這個革命剛剛開始,還尚未結束,同志仍需努力。」

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