2023-09-03 511
3D打印早已不是新鲜事,小到机械零部件,大到飞机、双层豪华别墅,3D打印的成果越来越多。近年来,3D打印技术在医疗领域的应用同样也越来越多,它可以根据患者需求进行个性化的结构构建,在精准医学领域受到额外关注。
日前,一款通过3D建模设计的定制再生骨在乐城先行区内的瑞金海南医院顺利完成植入手术(点击了解详情→定制再生骨SmartBone® on Demand™在乐城实现国内首用!骨科精准诊疗迎新时代),弥补了国内精准化、定制化的骨再生重建器材的不足。
3D打印在海南乃至全国医疗领域的应用情况如何?带你一起来了解。
3D打印也称增材制造,是指基于数字模型,运用粉末状金属、塑料等其他材料逐层铺设打印,最后形成三维物体的制造方法。全国多个医院已有3D打印技术应用的案例。
本次在瑞金海南医院接受手术的是一名来自三亚的女性患者。“患者右侧大腿患有多年骨髓炎,股骨干约有8厘米的骨缺损。”海南省人民医院创伤骨科副主任熊军告诉海南日报记者。
由于骨缺损体积较大,传统的自体骨或异体骨移植术式难以达到满意的治疗效果,治疗时间可能长达数年。海南省人民医院创伤骨科专家团队对患者病情进行综合分析后,决定应用当前全球领先的SmartBone® on Demand™定制再生骨技术和材料为患者实施股骨干重建手术。
据了解,相较于传统的金属或其他材料的骨移植方法,通过3D技术建模设计并打印的定制再生骨不仅可以个性化精准定制骨缺损修复重建术中的植入物,而且更吻合患者复杂的骨缺损体内环境,简化手术操作程序,加速患者的身体恢复。
事实上,这并不是3D打印骨科材料第一次在海南应用。
今年5月, 海南省人民医院关节外科主任林坚平团队通过3D打印定制的个性化截骨导板,完成了一例复杂的人工膝关节置换手术,这是我省首例运用个性化截骨导板(PSI)的关节置换手术。
林坚平告诉记者,借助3D打印定制的个性化截骨导板可在术前规划制定截骨方案和假体选择,避免髓内定位,简化手术步骤,减少处理软骨及增生骨赘的操作,精准截骨,调整力线,确保手术获得最佳的治疗效果。
3D打印在骨科领域应用大体可以分为术前规划和提前演练、手术导板和康复支架、骨科匹配和人体植入、康复肢具等多个方面。“临床上,几乎每个病人的生理结构都有其独特性,这就需要医生因人施治。”林坚平说,从3D打印技术辅助患者病情诊断、手术规划和参照,再到直接将3D打印组织器官等植入人体,3D打印技术对医生有很大帮助,缩短了手术时间,提高了治疗成功率,对解决临床治疗难题意义重大。
服务精准医疗,3D打印大有用途
除了骨科,牙科也是3D打印技术被广泛应用的专科领域。
在我们常见的牙齿正畸领域,正畸过程中,每个阶段牙齿都会有变化,需要定制化、分阶段的技术方案。近年来,常见的钢丝牙套逐渐淡出大众视野,隐形牙套取而代之。
隐形牙套技术是典型的交叉学科技术,涉及口腔医学、计算机科学、生物力学、3D打印以及材料学等多学科知识。传统制作正畸牙模需要多次取模、制作、调整,而且会有一定的精度误差。而3D打印技术通过数字建模,减小模型误差,能够制作出精密度更高的牙齿模型。
在一些牙体牙髓的复杂病例中,3D技术同样大有用途。过去,医生会通过根管、修复等多学科联合治疗以获得理想的治疗效果,然而实际上由于治疗过程较为烦琐、费用昂贵、术式不确定等原因可能会导致临床工作无法及时开展,而3D打印技术在某些情况下可以依据患者的病情提供更为合适的个性化治疗方案。
据介绍,3D打印技术可使诊疗方案从传统工作流程向数字化转变,增强美学树脂充填和根管治疗的精准度,提升患者的舒适感。对于前牙区的牙体缺损修复,除恢复生理功能外,修复牙体组织还需考虑患牙的颜色变化、精细解剖结构等多方面因素,3D打印美学导板可更快、更精准地恢复前牙牙体形态。
此外,对于根管系统堵塞、钙化,根管定位和疏通困难的患牙,口腔医师可参考CBCT三维图像重建,熟悉和明确解剖结构,通过3D打印定位导板准确引导根管通路,沿预期根管开口方向进行探查与预备。
除了应用于医疗专科领域,3D打印技术在患者给药方式上也有了很大创新。你是否有体会过,给小朋友喂药时的“艰难险阻”?在国外,一些研究机构尝试打印奇形怪状的药物,比如做成恐龙或章鱼的形状,来提高孩子服药的顺应性,使药品更易于被接受。目前,提供这种个性化给药方式的“复合药房”已经在新加坡、日本、美国开始一定程度的市场化应用。
同样,在敷面膜时,你是否有过面膜太大或者面膜太小,导致使用体验不佳的经历?现在,不少研究机构利用3D打印技术,根据患者不同部位皮肤特性和情况量身制造需要的医用敷料。乐城海南启研医院院长黄国军告诉记者,“3D面膜会比普通的贴片面膜更加贴合面部,更加适合自己。”
目前业内也有不少研究机构尝试将3D打印面膜与微针融合。这样的3D打印面膜装置上布满微针,使用者在敷上契合自己面部结构的面膜后可以通过给药器一次就能完成全脸注射。这种新形式的给药技术便捷、有效,使用者有望在家里就能自己完成科技护肤。
子宫、心脏、肠胃……对于人体内的器官和部位,还有不少机构研究使用3D打印制成的生物膜和生物支架辅助患者用药,提高给药的有效性。黄国军表示,乐城海南启研医院也希望借助乐城的特许政策进一步探索研制更多创新产品。
从小众技术到大众应用还有多远?
虽然近些年3D打印在我国医疗行业的运用加速,但在技术成熟度、社会认知度、价格接受度等方面都有待提高。
在林坚平看来,由于3D打印是个性化定制产品,因此价格相对其他治疗方式高,这也制约了这项技术的推广。“目前我们正在和海南省医保局沟通,希望能通过医保途径降低3D打印医疗产品费用,让这项技术走入‘寻常百姓家’。”
医用3D打印材料需具备生物兼容性,但既可植入人体又能用于3D打印的材料并不多。目前,医用3D打印材料主要包括医用无机非金属材料、医用高分子材料、金属材料、复合材料、细胞材料等。全球常见可供3D打印的材料仅有七八十种,达到医用级别的3D打印材料非常少。我国大部分医用3D打印材料依然依赖进口。
此外,3D打印过程包括影像处理、物体打印等需要相对较长时间,一些情况紧急的病人往往来不及使用,因此技术在及时性方面还需要提升。
在海南,3D打印技术也在加速推广。目前,海南省人民医院正在筹划成立3D医学打印中心,瑞金海南医院也与苏生生物联合成立了三维精准定制医学中心平台。可以期待,未来3D打印技术有望惠及更多海南人民。