3d打印定制醫(yī)療器械

3d打印技術(shù)所具有的快速性、準(zhǔn)確性數(shù)字化模型驅(qū)動(dòng)的個(gè)性化制造及擅長(zhǎng)制作復(fù)雜形狀實(shí)體的特性，使它在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。目前，一些醫(yī)療專家已經(jīng)成功通過(guò)3d打印技術(shù)，根據(jù)各自的專業(yè)、需求，定制個(gè)性化手術(shù)器械。同仁醫(yī)院的眼科醫(yī)生正是依靠該技術(shù)，為自己定制了一把手術(shù)刀。

個(gè)性化的手術(shù)刀

3d打印在學(xué)界被稱為增材制造，或者快速成形。傳統(tǒng)的加工方法是切削加工，而3d打印是一種利用材料層層堆積，制造三維實(shí)體結(jié)構(gòu)的技術(shù)。它最重要的特點(diǎn)就是可以個(gè)性化定制和對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造。

北京市計(jì)算中心的齊軼鵬博士告訴記者，在醫(yī)療領(lǐng)域，無(wú)論是被施術(shù)者還是施術(shù)者，都存在個(gè)體差異，有了3d打印技術(shù)，通過(guò)獲取病人和醫(yī)生的數(shù)據(jù)，可以提前進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃、器械規(guī)劃。

這把定制的手術(shù)刀看上去并沒(méi)有什么特別，但齊軼鵬透露，刀頭的夾角是其中的關(guān)鍵所在。同仁醫(yī)院的眼科醫(yī)生希望通過(guò)調(diào)整角度，使手術(shù)刀既符合自身的使用習(xí)慣，又有利于提升對(duì)特定病人的手術(shù)成功率。

“最初，是由醫(yī)生提出自己的需求，我們據(jù)此快速完成數(shù)字化模型構(gòu)建，而后精確快速原型迭代。”齊軼鵬表示，該手術(shù)器械的定制過(guò)程并不復(fù)雜。手術(shù)刀的方案設(shè)計(jì)只用了1個(gè)小時(shí)，3d技術(shù)打印出原型僅用半個(gè)小時(shí)就立等可取。

在他看來(lái)，這種制作方法最大的優(yōu)勢(shì)在于響應(yīng)速度。“患者從入院到手術(shù)一般不會(huì)超過(guò)一周時(shí)間，因此，手術(shù)、器械規(guī)劃都需要在一周之內(nèi)完成。傳統(tǒng)的加工方法無(wú)法在這么短的周期內(nèi)完成所有的流程。”

材料與成型技術(shù)

據(jù)齊軼鵬介紹，目前，3d技術(shù)的發(fā)展特別依賴于材料和成型技術(shù)的配合。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，打印材料一般可以分為四種。第一種統(tǒng)稱為沒(méi)有生物學(xué)性能的材料，主要用來(lái)制作體外的個(gè)性化模型，用于手術(shù)規(guī)劃、疾病治療，或者輔助大夫與患者溝通，手術(shù)器械就是其中之一;第二種則是具有生物相容性的材料。用這種材料制作的個(gè)性化器件就可以植入到體內(nèi)，幫助修復(fù)缺損的器官，恢復(fù)功能;第三種是可降解的生物活性材料。這種材料可以幫助體內(nèi)組織的再生，同時(shí)它可以被身體吸收并排出。

前三種材料都是沒(méi)有生命的，而在醫(yī)學(xué)3d打印中，最有挑戰(zhàn)性的打印材料是有生命的，即把活細(xì)胞當(dāng)作打印材料，它可以打印出細(xì)胞構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)，用于研究組織的再生、研究疾病發(fā)生的原因和藥物作用等。

除此之外，在諸多的成型技術(shù)中，polyjet技術(shù)是齊軼鵬認(rèn)為的目前在性能和精度方面最為出色的，醫(yī)用3d打印多采用的是這種方法，此次定制的手術(shù)刀也正是使用該打印技術(shù)成型的。

齊軼鵬說(shuō)，polyjet被稱為樹(shù)脂噴射固化技術(shù)，它所使用的是一種光敏樹(shù)脂材料。這種材料對(duì)特定波長(zhǎng)的光十分敏感，照射后可以固化。polyjet類似于一種“噴墨打印機(jī)”，在成型室里鋪上一層超薄的光敏樹(shù)脂。每鋪完一層后，噴頭架邊上的紫外光球立即發(fā)射紫外光，快速固化和硬化每層光敏樹(shù)脂。每打印完一層，機(jī)器內(nèi)部的成型底盤就會(huì)極為精確地下沉，而噴頭繼續(xù)一層一層地工作，直到原型件完成。

在成型時(shí)，polyjet使用了兩種不同的光敏樹(shù)脂材料：一種是用來(lái)成型實(shí)體部件的成型材料，另一種類膠體則用來(lái)作為支撐部件的支撐材料。成型完成后，只用一個(gè)水噴頭就可以輕易地移除支撐材料，留下光滑的表面。

他告訴記者，polyjet技術(shù)是由國(guó)外公司發(fā)明并申請(qǐng)專利的，目前在國(guó)內(nèi)并沒(méi)有自己的設(shè)備和專利許可，必須依賴進(jìn)口，因此，能夠使用該打印技術(shù)的機(jī)構(gòu)也寥寥無(wú)幾。

普及面臨挑戰(zhàn)

盡管，3d打印在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用潛力無(wú)限，但我國(guó)尚無(wú)相關(guān)的3d打印醫(yī)療器械安全有效評(píng)價(jià)體系和法律支撐。《醫(yī)療器械注冊(cè)管理辦法》中明確規(guī)定，3d打印醫(yī)療器械的臨床研究必須報(bào)cfda審批后才能進(jìn)行。齊軼鵬表示，目前，醫(yī)療人員還無(wú)法在醫(yī)療實(shí)踐中使用3d打印的醫(yī)療器械，只能作為實(shí)驗(yàn)治療用。

“適用3d打印的材料還在研究階段，且國(guó)內(nèi)3d打印機(jī)核心技術(shù)相對(duì)薄弱，已有的成型技術(shù)發(fā)展得比較粗糙。”齊軼鵬坦言，要在醫(yī)療領(lǐng)域深入、普及3d打印依然面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。