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作為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一大“黑科技”,3D打印這些年來在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造出了諸多奇跡。不僅振奮了醫(yī)療市場(chǎng),更是讓眾多難以攻克的問題迎刃而解。不過,幾年以前要是我說“3D打印可以用在醫(yī)學(xué)上”,你一定會(huì)覺得這簡(jiǎn)直就是天方夜譚!
但是,現(xiàn)在你還會(huì)這么覺得嗎?
美國(guó)新澤西理工學(xué)院設(shè)計(jì)專業(yè)的Amos Dudley,牙齒“東倒西歪”,每次笑的時(shí)候就很尷尬??!笑不露齒不是個(gè)長(zhǎng)久之計(jì),再加上“隱形透明牙套”太貴,于是這個(gè)“窮學(xué)生“就利用自己的專業(yè)優(yōu)勢(shì)和學(xué)校最先進(jìn)的3D打印機(jī)(新澤西理工學(xué)院設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生能免費(fèi)用),又去查了怎么矯正牙齒和制作設(shè)計(jì)了牙套。
最后他打印了12套,每天都戴著,連續(xù)16周,效果就只能用“哇塞”來形容了。
打印人造血管
國(guó)外的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì),用3D打印機(jī)打印了毛細(xì)血管出來,用以解決“在里面構(gòu)架血管輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并排泄代謝廢物”的難題。為了減弱排異反應(yīng),還使用了含有高分子聚合物以及生物分子的特殊油墨。通過一系列化學(xué)反應(yīng),將打印出來的血管轉(zhuǎn)變成具有彈性的固體材料。這樣研究人員就能精確構(gòu)造毛細(xì)血管。
研究人員用細(xì)胞介質(zhì)沖洗人造血管
盡管這樣已經(jīng)非常精密了,研究人員仍需要預(yù)備額外的一層物質(zhì)來架構(gòu)精細(xì)的羽狀血管。制成的毛細(xì)血管將成為細(xì)胞的依憑,形成最里層的內(nèi)壁。
打印匹配膚色的皮膚
在這個(gè)格外注重外在的社會(huì),因?yàn)槟w色原因進(jìn)行的皮膚移植幾乎跟重度燒傷手術(shù)一樣多。So,英國(guó)利物浦大學(xué)的研究者們向3D打印技術(shù)邁出了第一步!打印出個(gè)性化的、外觀自然的皮膚。
Wuerger 博士和她的團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)一個(gè)可以讓打印皮膚與個(gè)體皮膚相匹配的系統(tǒng)。為了完成這個(gè)系統(tǒng),該團(tuán)隊(duì)首先要研發(fā)出一臺(tái)3D掃描相機(jī),用于掃描病患皮膚的3D影像。掃描得出的數(shù)據(jù)將用于打印該病患的移植皮膚。
在此數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)之上,將會(huì)制作出通用型的、緊急備用皮膚。。他們甚至還認(rèn)為,有朝一日,或許想要進(jìn)行美容手術(shù)的人,可以隨意挑選一種自己喜歡的皮膚換上~
小編:那豈不膚色深淺,隨你挑選?
修復(fù)面部骨骼
威爾士人Stephen Power遭遇了一起嚴(yán)重的摩托車事故,導(dǎo)致他面部嚴(yán)重骨折。整形外科醫(yī)生只能夠?qū)λ槻康膿p傷進(jìn)行固定,沒有對(duì)他的眼眶進(jìn)行修復(fù),擔(dān)心會(huì)影響到他的視力。當(dāng)時(shí)他顴骨和眼眶碎裂,頭骨骨折,下巴也出現(xiàn)碎裂,因此他在外出到公共場(chǎng)所的時(shí)候都會(huì)帶上帽子和墨鏡。
因?yàn)閾p傷比較復(fù)雜,醫(yī)生就把治療方向轉(zhuǎn)向了3D打印技術(shù)。先對(duì)Power的臉進(jìn)行3D掃描,然后在電腦上創(chuàng)建模型,建出合適的骨骼,這樣利用Power的模型就在電腦上先進(jìn)行虛擬的手術(shù)。接著在用3D打印機(jī)對(duì)醫(yī)用植入鈦進(jìn)行8個(gè)小時(shí)高強(qiáng)度的打印。
手術(shù)整個(gè)過程都非常順利,和之前在模型上計(jì)劃的一模一樣。
Power對(duì)醫(yī)生給了很高的評(píng)價(jià)。Power說:“老實(shí)說,我認(rèn)為他們一直做的都很好,因?yàn)槟谴问鹿侍愀饬?。?duì)于這個(gè)手術(shù)我沒法解釋,反正讓我看起來好了很多了。”
小編:簡(jiǎn)直是有了質(zhì)的飛躍!!
3D打印可移植入耳
在3D打印的基礎(chǔ)上,科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)出來生物3D打印技術(shù)!這種技術(shù)打印出來的可替換組織足夠堅(jiān)固,能夠承受手術(shù)移植。科學(xué)家們?yōu)榇诉€打印了頜骨、肌肉、軟骨組織和人耳進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
沒有血管的支持,細(xì)胞無法生存,而不到200微米的血管極其細(xì)小,這樣的限制因素使得生物打印成為一種極具挑戰(zhàn)的技術(shù)主張。
新的生物打印系統(tǒng)克服了所有這些不足??缮锝到獾木酆衔锊牧闲纬山M織形狀,水凝膠(對(duì)細(xì)胞無毒)負(fù)責(zé)將細(xì)胞運(yùn)輸?shù)浇Y(jié)構(gòu)中。臨時(shí)的外置結(jié)構(gòu)能夠維持打印過程中物體的形狀。為了處理被限制的尺寸,研究人員們需在設(shè)計(jì)中嵌入微通道,允許營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣被運(yùn)送到結(jié)構(gòu)里的各個(gè)細(xì)胞中。
Atala說:“基本上我們重新創(chuàng)建了毛細(xì)血管,這樣的微通道就像毛細(xì)血管床一樣?!?br />
為了測(cè)試他們的3D打印生物部位,研究人員們?cè)诨铙w動(dòng)物身上做了不少實(shí)驗(yàn)。人類外耳被移植到老鼠的皮膚下。兩個(gè)月后,這些耳朵依舊維持著它們的形狀,里面也形成了軟骨組織和血管。被打印出來的肌肉組織也被移植到老鼠身上,同外耳一樣,它們也保持著結(jié)構(gòu)完整性。
干細(xì)胞創(chuàng)造出來的頜骨也被移植到了老鼠身上,五個(gè)月后,這些結(jié)構(gòu)形成了血管骨組織。未來,3D打印骨頭將被用在人類面部重建中。
精準(zhǔn)切除腫瘤
借助3D打印模型,能夠幫助醫(yī)生更加精準(zhǔn)的切除腫瘤。2015年4月22日,南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院成功完成我國(guó)首例利用3D打印指導(dǎo)完成復(fù)雜肝臟腫瘤切除手術(shù)。
反復(fù)腹瀉4年余,一直被當(dāng)?shù)蒯t(yī)院當(dāng)作“胃腸炎”治療,最后確診右肝有巨大腫瘤。長(zhǎng)寬高均超過10厘米,醫(yī)護(hù)人員形容“形似小西瓜”。不過,手術(shù)的最大難點(diǎn)是患者的肺部動(dòng)脈和門靜脈有三處變異。
在3D打印技術(shù)的幫助下,醫(yī)生們制定和落實(shí)了最佳切除方案,避開重要血管,只切除了肝臟的42.75%。專家稱盡可能多地保留肝組織對(duì)患者術(shù)后正?;謴?fù)有非常重要的作用,而且因?yàn)椤跋碌丁本珳?zhǔn)巧妙,患者術(shù)中出血很少。
雖然3D打印技術(shù)在成為常見醫(yī)療業(yè)務(wù)之前還存在著一些問題,但是它的創(chuàng)新價(jià)值還是值得期待的。預(yù)計(jì)到2020年,在醫(yī)療保健中應(yīng)用3D打印技術(shù)的市值將達(dá)到21.3億美元(約合人民幣138億元)。