生物医疗 湾区“打”出一片天

标签: 椎弓根,三维数字化模型,毗邻关系,WEEE,新合成方法 发布时间:2018-08-13 点击:

3D打印个性化精准修复技术已在多家医院临床应用 广东生物医疗3D打印全国领先

生物医疗 湾区“打”出一片天

深读

统筹:汪万里

文/广州日报全媒体记者陈治家、童丹、汪万里

图 /广州日报全媒体记者石忠情

或许就在并不遥远的未来,当3D打印可以直接打印心脏、角膜、卵巢时,还有什么不能实现?唯一令人遗憾的是,诸多3D生物打印的产物,现在仍只是在体外实验获得成功,还无法真正应用到人体。

“目前,3D打印技术主要还是在手术规划和风险评估、手术导板和辅助器械,以及在康复医疗中有较多应用。”华南理工大学博士、华南协同创新研究院副院长郑华德这样说。

值得一提的是,广东省在生物医疗3D打印方面处于全国领先地位,尤其以华南理工大学王迎军院士领衔的国家人体组织功能重建工程技术研究中心,运用3D打印技术的个性化精准修复技术已在多家医院临床应用,完成数千例难治病症。

实际上,3D打印除了在航空航天、军工、医学等领域应用外,在日常生活中,也不鲜见。3D打印别墅、3D打印鞋子、3D打印醒狮……未来,小型3D打印机一旦普及,人们在家里便可自行打印所需的任何产品。

未来:3D打印人体器官

8月7日上午,东莞松山湖,华南协同创新研究院。郑华德前一天刚从长沙回到广州的家,7日清晨6时多,他又匆匆起床,赶着开车回到了研究院。对于他和他的团队而言,“恨不能一天有48小时”,有太多的事情要忙碌了。

“华南协同创新研究院依托国家人体组织功能重建工程技术研究中心,首期投入2000万元建设了3D打印材料创新中心,第二期又将投入5000万元进一步加强个性化医疗产品相关平台的建设。作为国家工程中心的产业化基地,我们就是要向医疗机构提供口腔修复、种植、正畸、医学模型定制加工和3D打印技术咨询及培训服务等工作。”郑华德说。而未来,他们还有更多的事情要做。

“我们刚刚研发了氧化锆粉体的新的合成方法。”郑华德难掩兴奋地说。氧化锆陶瓷具有高强、高韧、生物相容性好和耐腐蚀等特性,已被广泛应用于临床上对骨修复、颌面及口腔修复。“这个方法一旦成功实施,对于提高国产氧化锆产品品质,解决临床用氧化锆产品依赖进口的问题,提高硬组织修复精准度、提升病患生活质量都非常有意义。”

谈到3D打印技术目前在国内医学领域的应用,他说,常常见诸报道的3D打印人体器官目前还停留在实验阶段,真正应用到人体或许还得10年、20年甚至更久,“但这是我们努力的方向,到那时,医院就成了‘工厂’,人生病了就跟汽车维修更换零件一样,将非常方便”。

辅助:设计最佳手术路径

广东省人民医院、广东省心血管病研究所成立的国内首个心血管医学3D打印医研企联合实验室,正是3D打印在复杂手术规划和风险评估的典型应用。他们已为数十位心血管病人打印了心血管模型,在多个极其复杂的先天性心脏病病种上实施3D模型辅助手术。

广东省人民医院院长、心血管专家庄建,也是华南理工大学医学院的院长。“3D打印出复杂先天性心脏畸形实体中空结构模型,将视觉二维/三维影像,转换成可触、可拆、可切、可任意角度观察的实体模型,清晰立体地呈现出病变部位的解剖特征以及与周围结构的毗邻关系,为术前手术方案的制定提供了更佳的参考依据。”庄建说。

庄建指出,“尽管当前不少学者对3D打印技术应用于心血管领域的价值尚有一定争议,诸如图像信息丢失、不能提供额外解剖发现等。但需注意的是,3D打印所提供的实体模型在其可触、可切、可测方面的价值是当前影像手段所不具备的,而且对于医学教育和临床操作练习方面的价值更是无法替代的”。

南方医科大学的医生韩咏同样认为,“个性化的3D打印心脏模型可以用来辅助医生进行手术规划与预演,设计最佳手术路径,这对部分复杂的结构性心脏病的外科治疗以及一些特殊患者的经导管介入治疗尤为重要”。

韩咏等人期盼,“今后随着研究的推进及技术的发展,将来如果能3D打印出具有完全生物活性的瓣膜、带瓣支架、生物血管支架,儿科心脏病患者就无需再次瓣膜置换或有可能延长需要置换瓣膜的时间,给这些孩子的治疗带来新的希望”。

植入:精细化再生修复是方向

3D打印应用于骨科植入物之前,通常的做法是根据患者的需要采用数控加工或者铸造等材料成型的方法制造出植入物,植入物的生产周期长、能源消耗大、浪费材料且不环保。高昂的植入物器材费和相应的辅助医疗费用使得很多患者难以负担,而且,骨折后植入的钢板,之后还得取出来,患者又得多承受一次痛苦。

而如今,3D打印植入物在医学上已经有了更为广泛的应用。像椎间盘融合器,以前做这样的手术,非常麻烦,效果也不一定好,现在,直接把椎间盘的其中一节打掉,换上一个3D打印的,效果非常好,在髋关节、膝关节等骨科领域,3D打印技术显著提高了疾病诊断准确率和手术成功率。

除此之外,3D打印技术在口腔领域也应用很广。“像3D打印义齿、牙冠等,现在用得非常多,我们之前就和深圳的一家义齿工厂有合作,专门3D打印义齿。”郑华德说。而他们刚刚研发了新合成方法的氧化锆粉体,其中一个作用就可以用来做义齿、牙冠。“现在,齿科用氧化锆原料是进口的,还限量供应,价格非常高”。

“3D打印技术让牙科医生可以直接将牙齿三维数字化模型打印出来用于牙齿医疗,使得牙齿重建、义齿制作、牙冠制作、矫形设备的制造越来越简单化,大大提高了医疗效率,具有很强的社会效益。”东莞一家高档牙科的负责人说。

暨南大学口腔医学院教授、博导赖仁发指出,目前3D打印在口腔颌面部应用较为局限,主要是纯生物材料的3D打印。但他相信,“随着新型生物材料的更新和细胞支架材料制造技术的发展,以组织器官的再生修复为目标的3D生物为颌面部组织的精细化修复是必然发展方向,前景广阔”。

期盼:政策扶持做个性化医疗器械

对于国内众多从事3D打印医疗领域的企业和研发机构而言,设备及材料成本高昂,特殊打印材料的研发缓慢,从获取数据到建模再到打印出模型耗时长,甚至打印的精度问题,随着医学的进步和3D打印技术的发展,都将迎刃而解。

更为困扰他们的是,3D打印在医学过快发展的同时,缺少与之相应的医疗行业技术标准和相关国家政策支持,有些医疗领域还存在法律、伦理风险,不具备普遍化应用机制。“比如,我们3D打印制作出来的医疗产品,想要拿到注册证太难了,而没有证就无法广泛应用。”华南协同创新研究院副院长郑华德说。

“很多医生知道3D打印产品对患者是重大利好,无奈医院本身又没有这个产品,只能向患者推介,让患者自己决定是否自费购买。”


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