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3D打印在医学领域 的应用

3D打印在医学领域 的应用

3D打印在医学领域 的应用

3D打印肝脏模型

日本筑波大学和大日本印刷公司组成的科研团队2015年7月8日宣布,已研发出用3D打印机低价制作可以看清血管等内部结构的肝脏立体模型的方法。据称,该方法如果投入应用就可以为每位患者制作模型,有助于术前确认手术顺序以及向患者说明治疗方法。

这种模型是根据CT等医疗检查获得患者数据用3D打印机制作的。模型按照表面外侧线条呈现肝脏整体形状,详细地再现其内部的血管和肿瘤。

由于肝脏模型内部基本是空洞,重要血管等的位置一目了然。据称,制作模型需要少量价格不菲的树脂材料,使原本约30万至40万日元(约合人民币1.5万至2万元)的制作费降到原先的三分之一以下。

利用3D打印技术制作的内脏器官模型主要用于研究,由于价格高昂,在临床上没有得到普及。科研团队表示,他们一方面争取到2016年度实现肝脏模型的实际应用,另一方面将推进对胰脏等器官模型制作技术的研发。


3D打印头盖骨

2014年8月28日,46岁的周至农民胡师傅在自家盖房子时,从3层楼坠落后砸到一堆木头上,左脑盖被撞碎,在当地医院手术后,胡师傅虽然性命无损,但左脑盖凹陷,在别人眼里成了个“半头人”。

除了面容异于常人,事故还伤了胡师傅的视力和语言功能。医生为帮其恢复形象,采用3D打印技术辅助设计缺损颅骨外形,设计了钛金属网重建缺损颅眶骨,制作出缺损的左“脑盖”,最终实现左右对称。

医生称手术约需5至10小时,除了用钛网支撑起左边脑盖外,还需要从腿部取肌肉进行填补。手术后,胡师傅的容貌将恢复,至于语言功能还得术后看恢复情况。


3D打印脊椎植入人体

2014年8月,北京大学研究团队成功地为一名12岁男孩植入了3D打印脊椎,这属全球首例。据了解,这位小男孩的脊椎在一次足球受伤之后长出了一颗恶性肿瘤,医生不得不选择移除掉肿瘤所在的脊椎。不过,这次的手术比较特殊的是,医生并未采用传统的脊椎移植手术,而是尝试先进的3D打印技术。

研究人员表示,这种植入物可以跟现有骨骼非常好地结合起来,而且还能缩短病人的康复时间。由于植入的3D脊椎可以很好地跟周围的骨骼结合在一起,所以它并不需要太多的“锚定”。此外,研究人员还在上面设立了微孔洞,它能帮助骨骼在合金之间生长,换言之,植入进去的3D打印脊椎将跟原脊柱牢牢地生长在一起,这也意味着未来不会发生松动的情况。


3D打印手掌治疗残疾

2014年10月,医生和科学家们使用3D打印技术为英国苏格兰一名5岁女童装上手掌。

这名女童名为海莉·弗雷泽,出生时左臂就有残疾,没有手掌,只有手腕。在医生和科学家的合作下,为她设计了专用假肢并成功安装。


3D打印心脏救活2周大先心病婴儿

2014年10月13日,纽约长老会医院的埃米尔·巴查博士(Dr.Emile Bacha)医生就讲述了他使用3D打印的心脏救活一名2周大婴儿的故事。这名婴儿患有先天性心脏缺陷,它会在心脏内部制造“大量的洞”。在过去,这种类型的手术需要停掉心脏,将其打开并进行观察,然后在很短的时间内来决定接下来应该做什么。

但有了3D打印技术之后,巴查医生就可以在手术之前制作出心脏的模型,从而使他的团队可以对其进行检查,然后决定在手术当中到底应该做什么。这名婴儿原本需要进行3-4次手术,而现在一次就够了,这名原本被认为寿命有限的婴儿可以过上正常的生活。

巴查医生说,他使用了婴儿的MRI数据和3D打印技术制作了这个心脏模型。整个制作过程共花费了数千美元,不过他预计制作价格会在未来降低。

3D打印技术能够让医生提前练习,从而减少病人在手术台上的时间。3D模型有助于减少手术步骤,使手术变得更为安全。

2015年1月,在迈阿密儿童医院,有一位患有“完全型肺静脉畸形引流(TAPVC)”的4岁女孩Adanelie Gonzalez,由于疾病她的呼吸困难免疫系统薄弱,如果不实施矫正手术仅能存活数周甚至数日。

心血管外科医生借助3D心脏模型的帮助,通过对小女孩心脏的完全复制3D模型,成功地制定出了一个复杂的矫正手术方案。最终根据方案,成功地为小女孩实施了永久手术,现在小女孩的血液恢复正常流动,身体在治疗中逐渐恢复正常。


3D打印制药

2015年8月5日,首款由Aprecia制药公司采用3D打印技术制备的SPRITAM(左乙拉西坦,levetiracetam)速溶片得到美国食品药品监督管理局(FDA)上市批准,并将于2016年正式售卖。这意味着3D打印技术继打印人体器官后进一步向制药领域迈进,对未来实现精准性制药、针对性制药有重大的意义。该款获批上市的“左乙拉西坦速溶片”采用了Aprecia公司自主知识产权的ZipDose3D打印技术。

通过3D打印制药生产出来的药片内部具有丰富的孔洞,具有极高的内表面积,故能在短时间内迅速被少量的水融化。这样的特性给某些具有吞咽性障碍的患者带来了福音。

这种设想主要针对病人对药品数量的需求问题,可以有效地减少由于药品库存而引发的一系列药品发潮变质、过期等问题。事实上,3D打印制药最重要的突破是它能进一步实现为病人量身定做药品的梦想。


3D打印胸腔

最近科学家们为传统的3D打印身体部件增添了一种钛制的胸骨和胸腔—3D打印胸腔。

这些3D打印部件的幸运接受者是一位54岁的西班牙人,他患有一种胸壁肉瘤,这种肿瘤形成于骨骼、软组织和软骨当中。医生不得不切除病人的胸骨和部分肋骨,以此阻止癌细胞扩散。

这些切除的部位需要找到替代品,在正常情况下所使用的金属盘会随着时间变得不牢固,并容易引发并发症。澳大利亚的CSIRO公司创造了一种钛制的胸骨和肋骨,与患者的几何学结构完全吻合。

CSIRO公司根据病人的CT扫描设计并制造所需的身体部件。工作人员会借助CAD软件设计身体部分,输入到3D打印机中。手术完成两周后,病人就被允许离开医院了,而且一切状况良好。


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