3D打印在醫學領域 的應用(yòng)

3D打印肝髒模型
日本築波大學和大日本印(yìn)刷公司組(zǔ)成的科研團隊2015年7月8日宣布,已研發出用(yòng)3D打印機低價製作可(kě)以看清血管等內部結(jié)構的肝髒立(lì)體模(mó)型的方(fāng)法。據稱,該方法如果投入應(yīng)用就可以為(wéi)每位患者製作模型,有助(zhù)於術前確認手術(shù)順序以及向患者說明治療方法。
這(zhè)種模型(xíng)是根據CT等醫療檢查獲得患者數(shù)據用3D打印機製作的。模型按照表(biǎo)麵外側線條呈現肝髒整體形(xíng)狀,詳細地再現其內部的血管和腫瘤。
由於肝髒模型內部基本(běn)是空洞,重要血管等的位置一目了然。據稱,製作模型需要少量價格不(bú)菲的樹脂材料,使(shǐ)原本(běn)約30萬至40萬日元(約合人民幣(bì)1.5萬至2萬元)的(de)製作費降到原先的三(sān)分之一以下。
利用3D打印技術製作的內髒器官模型主要用於研究,由於價格高昂,在臨床上沒有得到(dào)普及(jí)。科研團隊表示,他們一方麵爭取到2016年度實(shí)現(xiàn)肝髒模型的實際應用,另一方麵將推進對胰髒等(děng)器官(guān)模型(xíng)製(zhì)作技術的研發。
3D打印頭蓋(gài)骨
2014年8月28日,46歲的周至農民胡師(shī)傅在自家蓋房子時,從3層樓墜落後(hòu)砸到一堆木頭(tóu)上,左(zuǒ)腦蓋被撞(zhuàng)碎,在當地醫院手術(shù)後,胡師傅雖然性命無損,但左腦蓋凹陷,在別人眼裏成了個“半頭人”。
除了麵容異於常人,事故還傷了胡師傅的視力和語言(yán)功(gōng)能。醫(yī)生為幫其恢複形象,采用3D打印技(jì)術(shù)輔(fǔ)助設計缺損顱骨外形,設計了鈦金屬網(wǎng)重建缺(quē)損顱眶骨,製作出缺(quē)損的左“腦蓋”,最終實現左右對稱。
醫生稱手術約需5至10小時,除(chú)了用鈦(tài)網支撐(chēng)起(qǐ)左邊腦蓋外,還需要從腿部取(qǔ)肌肉(ròu)進行(háng)填補。手術後,胡師傅(fù)的容貌將恢複,至於語言功能還得術後看(kàn)恢複情況。
3D打印脊椎植入(rù)人體
2014年8月,北京大學研究團隊成功地為一名12歲男孩植入了3D打印脊(jǐ)椎,這屬全球首(shǒu)例。據了解,這位小男孩的脊椎在一次足球受傷之後長出了一顆惡性腫瘤(liú),醫生不得不選擇移除掉腫瘤所在的脊椎。不(bú)過,這次的手術比較特殊的是,醫生並未采用傳統的脊椎移植手術,而(ér)是嚐試先進的3D打(dǎ)印技(jì)術。
研究人員表示,這種植入物可(kě)以跟現有(yǒu)骨(gǔ)骼非常好地(dì)結合(hé)起來,而且(qiě)還能(néng)縮短病人的康複時間(jiān)。由於植入的3D脊椎可以很好地跟周圍的骨骼結合在一起,所以它並不需要太多的“錨定”。此外,研究人員還在上麵設立(lì)了微孔洞,它能幫助骨(gǔ)骼在(zài)合(hé)金之間生長,換言之,植入進去的3D打印脊椎將跟原(yuán)脊柱(zhù)牢牢地生長在一(yī)起,這也意味著未來不會發生鬆動(dòng)的情況。
3D打印(yìn)手(shǒu)掌(zhǎng)治(zhì)療殘疾
2014年10月,醫生和科(kē)學家們使(shǐ)用3D打印技術為英國蘇格蘭一名5歲女童裝上手掌。
這名(míng)女童名為(wéi)海莉·弗雷澤,出(chū)生時(shí)左臂就有殘疾,沒有手掌,隻有(yǒu)手腕。在醫(yī)生和科學(xué)家的合作下,為她設計了專用(yòng)假肢並成功安裝。
3D打印心髒救活(huó)2周大先心病嬰兒
2014年(nián)10月(yuè)13日,紐(niǔ)約長老會醫院的埃米爾(ěr)·巴查博士(Dr.Emile Bacha)醫生就講述了他(tā)使用3D打印的心(xīn)髒救活一名2周大嬰兒的故事。這名嬰兒(ér)患有先天性(xìng)心髒缺陷,它會在心髒內部製造“大量的洞”。在過去,這種類型(xíng)的手(shǒu)術需要停掉心髒,將其打開並進行觀察,然後(hòu)在很短的時間內來決定接(jiē)下來應該做什麽。
但有了3D打印技術之後,巴查醫生就可(kě)以在手(shǒu)術之(zhī)前製作出心髒的模型,從而使他的團隊(duì)可以對其進行檢查,然後決定(dìng)在手術當中(zhōng)到(dào)底應該做什麽。這名嬰兒原本需要進行3-4次(cì)手術,而現在一(yī)次就夠了,這名原本被認為壽命有限的嬰兒可以過上正常的(de)生活(huó)。
巴查醫生說,他使用了嬰兒的MRI數據和3D打印技術製作了這個心髒(zāng)模型。整個製作過(guò)程共花(huā)費了數千美元,不過他預計製作價格會在未來降低(dī)。
3D打印技術能夠讓醫生提前練習(xí),從而減少病人在手術台上的時間。3D模型有助於減少手術(shù)步驟(zhòu),使手術變得更為安全。
2015年1月,在邁阿密兒童醫院,有一位患有“完全型(xíng)肺靜脈畸形引流(TAPVC)”的4歲女孩Adanelie Gonzalez,由於疾病她的呼吸困(kùn)難免疫(yì)係統薄弱(ruò),如果不實施矯正手術僅能存活數(shù)周甚至數(shù)日。
心血管外科醫生借助3D心髒模型的幫(bāng)助,通過對(duì)小女孩心髒的完全複製3D模型,成功地製定出了一個複雜的矯正手術(shù)方案。最終根據方(fāng)案(àn),成功(gōng)地為小女(nǚ)孩實施了永久(jiǔ)手術,現在小女孩的血液恢複正常流動,身體在治療中逐漸(jiàn)恢複正常(cháng)。
3D打印製藥
2015年8月5日,首款由(yóu)Aprecia製藥公司采用3D打印(yìn)技術製備的SPRITAM(左乙拉西坦,levetiracetam)速溶片得到美國食品藥品監督管(guǎn)理局(FDA)上市批準,並(bìng)將於2016年正式售賣。這意味著3D打(dǎ)印技(jì)術繼打印人體器(qì)官後進(jìn)一步向製藥領域邁進,對(duì)未來實現精準性製藥、針對性(xìng)製藥有重大的意義。該(gāi)款(kuǎn)獲批上市(shì)的“左(zuǒ)乙拉西坦速溶片”采用了Aprecia公司自主知識產權的ZipDose3D打印(yìn)技術。
通過3D打印製藥生產出來的藥片內部具有豐富的孔洞,具有極(jí)高的內表麵積,故能在短時間內迅速被少量的水融化。這樣(yàng)的特性(xìng)給某些(xiē)具有吞咽(yān)性障(zhàng)礙的患者帶來了福音。
這種設想主(zhǔ)要針對病人對藥品數量的(de)需求問題,可以有效地減(jiǎn)少由(yóu)於藥品庫存而引發(fā)的一係列藥品發潮變質、過期等問題。事實上,3D打印製藥(yào)最重要的突破是它能(néng)進一(yī)步實現為病人量身定做藥品的夢想(xiǎng)。
3D打印胸腔
最近科學家們為(wéi)傳統的3D打印身體部件增添(tiān)了(le)一種鈦製的胸骨和胸腔—3D打印胸腔。
這些3D打印部件的(de)幸運接受者(zhě)是(shì)一位54歲的西班牙人,他患有一種胸壁肉瘤,這種腫瘤形成於骨(gǔ)骼、軟組織(zhī)和軟骨當(dāng)中。醫生不得(dé)不切除病人的胸骨和部(bù)分肋骨,以此阻止癌細胞擴散(sàn)。
這些切除的部位需要找到替代品,在正常情況下所使用的金屬盤會隨著時間變得不牢固(gù),並容易引發並發症。澳大利亞的CSIRO公司創造(zào)了一種鈦製的胸骨和肋骨,與患者的幾(jǐ)何學結構完全吻合。
CSIRO公司根據病人的CT掃描設計並製造所需的身體部件。工作(zuò)人員會借助CAD軟件設計身體部分,輸入(rù)到3D打印機中。手術完成兩周後,病(bìng)人就被允許離開醫院了,而且一切狀況良好。