小到螺絲零件,大到豪華別墅,3d打印技術現在已經不是什么稀罕事了。不過,當3d打印技術運用到醫療領域,卻擦出了更加令人驚艷的火花。近日,泰康仙林鼓樓醫院醫學3d打印工作站落成,3d打印技術在醫療上能做什么?離臨床普及還有多遠?
近年來,3d打印技術在醫療領域的應用越來越受到重視,其主要應用實例有:人體植入物、手術導板、醫療器械等。每個人的骨骼形態都是獨一無二的,3d打印技術能夠根據每個人原生骨骼的特征進行個性化定制,生產出與原生骨骼完全匹配的產品,從而減少植入物(或假體)對人體的影響,最大程度恢復人體骨骼的正常功能。
在這方面,國內一些醫療機構有比較成功的臨床案例。金屬3d打印醫療器械快速發展,個性化3d打印得到認可,但其中有許多不容忽視的問題。關于3d打印產品風險,西北有色金屬研究院生物材料研究所所長助理余森博士表達了自己的思考和理解。
綁石膏的痛苦,相信骨折過的人都有深切的體會。在泰康仙林鼓樓醫院的3d打印工作站,記者卻看到一個特別的固定支具。
通過三維掃描過程快速獲得患者肢體的形態,再導入電腦里,使用事先處理好的模塊進行簡單的操作,就能夠制作出一個個性化的康復支具。比如一位右腿骨折的患者,通過掃描左腿后獲得三維模型,再鏡像處理,就可以打印出一個適合右腿的支具。
與傳統石膏支具相比,3d打印出的支具質量輕、可調節松緊度,而且透氣、防水,舒適度更高。不過,因為考慮到價格因素,目前這種技術還沒在臨床普及。
發展趨勢和臨床需求
隨著現代生活水平的發展以及各種疾病的增多,包括骨腫瘤、骨缺損以及交通事故造成的各類疾病。這些疾病在個性化方面有明顯的不同,這種情況下傳統的醫療器械標準件就力不從心。
傳統的醫療器械都是針對基本的結構,而3d打印是個性化醫療器械發展的趨勢。在快速成形技術、軟件開發與集成等技術的推動下,醫療器械3d打印走向發展高潮。目前,個性化3d打印在全世界得到很大的應用和認可。
3d打印醫療器械產品風險思考
3d打印醫療器械是一項技術,技術轉化為產品有個流程,包括三維建模、3d打印、后處理三個部分,每個部分都有一些環節。3d打印作為一項新技術有優勢,但也存在一些問題。
理論拖后腿
3d打印現在很火,但在設計方面還是落后于技術開發方面。以醫用技術為例,打印一個鎖骨或關節,形狀上已經精確可控,與人體完全匹配,但人體是活體,各個部位要承受不同的力度,這對植入物的要求非常高。
目前3d打印一般都是用多孔結構,因此什么樣的微孔最好?多孔結構與生物力學性能關系如何?這都是值得探討的問題。如果長期的跟蹤發現植入的3d打印部件不如傳統的部件,這則是技術需要進一步提高。
配套軟件缺乏
目前來講,3d打印還處于相對初期的階段,數據積累不夠,要建立大量可靠的數據庫還需要做大量的工作。
3d打印在數字產業化、數字分析,基于人體組織個性化測量、分割系統,以及精準建模系統等配套軟件方面還需要做大量工作,以支持3d打印技術的發展。
外形適配與力學適配
植入物要發揮良好的作用需要考慮外形適配和力學適配的問題。從長期來看,力學適配比外形適配更重要。因為人的骨頭是一個動態平衡的過程,雖然有很強的自愈能力,但是一些大的缺損還是需要借助植入物愈合。植入物設計不好或者力學不適配,可能會刺激骨吸收或加速破骨進程,使原先十分契合的植入物慢慢變的不般配。所以,在做3d打印產品時必須關注人體長期的需要。
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