分離聯(lián)體嬰兒、輔助肝臟手術(shù)、口腔癌重建手術(shù)、兒童洗肺手術(shù)、鈦金屬脊椎植入，3D打印技術(shù)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(shù)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(yīng)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(yīng)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(zhì)量這樣的成功結(jié)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(shù)，但是3D打印技術(shù)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(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用可分為三個層次，離人體越近的應(yīng)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(yīng)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(shù)前分析和規(guī)劃，降低手術(shù)風(fēng)險，而休斯敦德克薩斯兒童醫(yī)院兒就應(yīng)用的是這一層。

　　
休斯頓德克薩斯兒童醫(yī)院放射學(xué)研究和心臟成像主任 Rajesh Krishnamurthy醫(yī)學(xué)博士表示，可以3D打印骨架或特定的器官模型，這次手術(shù)使用的復(fù)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(xué)。這個模型包括骨骼、心血管、血管、胃腸道和婦科結(jié)構(gòu)，那么，究竟是什么手術(shù)呢？

　　
Krishnamurthy博士在北美放射學(xué)會2015年年會一個新聞發(fā)布會上描述了手術(shù)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(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)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(xué)結(jié)構(gòu)。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(shù)，后來，兩名嬰兒術(shù)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(shù)用在高風(fēng)險的肝臟手術(shù)中。

　
因為肝臟的結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，醫(yī)生在手術(shù)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(shù)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(shù)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(shù)前進行操刀練習(xí)，這已經(jīng)成為外科手術(shù)中越來月常見的輔助手段。

　　
不得不承認3D打印技術(shù)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(zhì)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?qū)⒏闻K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(yīng)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(shù)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(dǎo)板”,有了“導(dǎo)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(shù)導(dǎo)板很可能成為許多手術(shù)的標準流程，包括心臟手術(shù)、下顎手術(shù)、全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)、髖關(guān)節(jié)置換術(shù)、顱內(nèi)植入、肩關(guān)節(jié)手術(shù)、脊椎手術(shù)或者更多其他手術(shù)。

　　
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(xué)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(shù)。

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(shù)，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(fù)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(shù)以完整摘除腫瘤，為了完整修復(fù)缺損的臉頰，術(shù)前替他量身訂制3D顎骨模型。

　　
該手術(shù)負責(zé)人陳孟延表示，3D打印輔助下顎骨重建技術(shù)是由成大醫(yī)院口腔外科主任王東堯與成功大學(xué)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(fù)口腔功能與外觀，已于成功大學(xué)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(shù)前利用成功大學(xué)本土研發(fā)的技術(shù)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(shù)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(shù)，修復(fù)缺損的臉頰，不僅縮短20%手術(shù)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(xué)應(yīng)用。其中，就有英國醫(yī)生用3D打印輔助進行兒童洗肺手術(shù)。

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(dǎo)致由蛋白質(zhì)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(dǎo)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(shù)過程非常復(fù)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(shù)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(shù)更加安全：他們?nèi)砹薑atie的CT掃描結(jié)構(gòu)，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(shù)之前確定好Katie所需要的各種匹配的工具。由于相應(yīng)的氣管已經(jīng)提前準備好了，Katie的手術(shù)時間被大大縮短。

　　
由于未來Katie還要經(jīng)歷多次這樣的手術(shù)治療，而且她又是一位成長中的孩子，因此每次手術(shù)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(fēng)險手術(shù)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(xùn)，使醫(yī)生們可以在進入對人體的實際手術(shù)之前得到充分的練習(xí)。

　　
3D打印在前兩層的應(yīng)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(yīng)用就需要很高的技術(shù)含量，就目前來說距應(yīng)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(shù)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(shù)。據(jù)悉，這是澳大利亞首次應(yīng)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(jié)構(gòu)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(shù)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(xué)增材制造中心的Milan Brandt教授及其團隊一起，共同為Coughlan設(shè)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(xué)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(shè)建立了精準的3D圖像，根據(jù)這個圖像，治療團隊就能夠設(shè)計出定制的植入物。另外一家醫(yī)療設(shè)備供應(yīng)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(shù)三個月后，Gorvin已經(jīng)恢復(fù)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(shù)。

　　
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(jié)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(fù)制，通常大家都會選擇用鈦板來加強肋籠的結(jié)構(gòu)。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(fēng)險。萬幸的是，3D打印技術(shù)及時地派上了用場。

　　
西班牙薩拉曼卡大學(xué)醫(yī)院的手術(shù)小組委托遠在澳大利亞墨爾本的Anatomics醫(yī)療設(shè)備公司，為患者量身打造了一個結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的鈦金組件，以便能夠與患者的胸骨和肋骨結(jié)構(gòu)結(jié)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(gòu)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(xué)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(shù)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(xué)醫(yī)院，并順利植入了病人的胸部。這場手術(shù)已經(jīng)過去了2周，患者已出院且恢復(fù)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(shù)，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(shù)治愈不治之癥的又一偉大突破。

　　
報告預(yù)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(gòu)認為常見的3D打印骨科應(yīng)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(yīng)用。同時3D打印醫(yī)療植入應(yīng)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(xué)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(shù)。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(shù)導(dǎo)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(yīng)用。

　
那么，接下來是什么呢？細胞3D打印！

　　
細胞打印屬較為前沿的研究領(lǐng)域，是一種基于微滴沉積的技術(shù)——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(diào)控后會降解，形成含有細胞的三維結(jié)構(gòu)體。

　　
細胞打印能夠為再生醫(yī)學(xué)、組織工程、干細胞和癌癥等生命科學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域提供新的研究工具，為構(gòu)建和修復(fù)組織器官提供新的臨床醫(yī)學(xué)技術(shù)，推動外科修復(fù)整形、再生醫(yī)學(xué)和移植醫(yī)學(xué)的發(fā)展。可應(yīng)用于藥物篩選技術(shù)和藥物控釋技術(shù)，在藥物開發(fā)領(lǐng)域具有廣泛前景。

　　
對于3D打印在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，有人提出了一個“3D打印生命階梯”的預(yù)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(fù)雜且關(guān)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(shù)在醫(yī)療應(yīng)用方面的研究還涉及納米醫(yī)學(xué)、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(zhì)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(shù)已被應(yīng)用于制造更好的鈦質(zhì)骨植入物、義肢以及矯正設(shè)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(yīng)用于手術(shù)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(guān)。治療和技術(shù)的創(chuàng)新正在改革人們的醫(yī)療關(guān)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(shù)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。