醫院首用3D技術(shù)打印“鋼筋鐵骨”
2013-06-26 09:35 來(lái)源：北青網(wǎng) 責編：王岑
- 摘要：
- 3D打印技術(shù)是當下的熱詞，立體照片、玩具汽車(chē)、無(wú)人飛機等都能用一臺機器打印出來(lái)。記者昨天了解到，北醫三院的骨科醫生正在研究運用3D打印技術(shù)治病救人，目前已有近40位患者用上了3D打印機制造的鈦合金骨骼。
【CPP114】訊：3D打印技術(shù)是當下的熱詞，立體照片、玩具汽車(chē)、無(wú)人飛機等都能用一臺機器打印出來(lái)。記者昨天了解到，北醫三院的骨科醫生正在研究運用3D打印技術(shù)治病救人，目前已有近40位患者用上了3D打印機制造的鈦合金骨骼。
打印一節“脊椎”需要幾個(gè)小時(shí)
在北醫三院骨科主任劉忠軍的桌子上，擺著(zhù)十幾塊鈦合金質(zhì)地的“曲奇餅干”，外表灰撲撲的、布滿(mǎn)孔隙，看上去很不起眼。但劉忠軍告訴記者，這都是3D打印機打印出來(lái)的人體骨骼，它們代表著(zhù)骨科手術(shù)治療即將進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。據了解，北醫三院并不擁有3D打印機器，目前這臺機器在一家公司里。“醫院與廠(chǎng)家聯(lián)手開(kāi)展合作研究，”劉忠軍說(shuō)，“比如我們把脊椎設計圖樣傳送給廠(chǎng)家，幾個(gè)小時(shí)之后就可以拿到打印產(chǎn)品。”據劉忠軍介紹，骨骼打印流程主要包括：先將設計圖形輸入到計算機里面，然后將金屬粉末注入機器、高溫熔化、成型、凝固、冷卻。
從動(dòng)物實(shí)驗到臨床觀(guān)察花四年時(shí)間
據劉忠軍介紹，從2009年開(kāi)始，北醫三院骨科就開(kāi)展3D打印骨骼技術(shù)的動(dòng)物實(shí)驗研究，“實(shí)驗結果非常樂(lè )觀(guān)，骨長(cháng)入情況非常好，在很短時(shí)間內就可以看到骨細胞已經(jīng)長(cháng)進(jìn)到打印骨骼的孔隙里面”。目前，該項技術(shù)已經(jīng)通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗，并于今年被正式批準進(jìn)入臨床觀(guān)察階段。截止到昨天，已經(jīng)有近40位患者在簽署知情同意之后，植入了3D打印出來(lái)的“鋼筋鐵骨”，并接受定期追蹤檢查。參加人體試驗者主要是頸椎病患者和髖關(guān)節病患者，在北醫三院接受脊椎人工椎體植入、頸椎的椎間融合器植入和人工髖臼植入手術(shù)。
兩大優(yōu)勢有望替代傳統技術(shù)
3D打印技術(shù)究竟有何神奇、以至于引起了骨科醫生的關(guān)注？對此，劉忠軍解釋?zhuān)且驗榕c傳統技術(shù)相比，它擁有兩大優(yōu)勢。一個(gè)優(yōu)勢是，想做什么形狀的骨骼都可以。據了解，人體骨骼中形狀最怪異的要數頸椎第一節和第二節了，根本沒(méi)有正常的幾何形狀，如果醫生將患者這里的骨腫瘤切除，為了支撐和固定，他總要用一個(gè)內植物來(lái)填充。“傳統的處理方法是，在切除骨骼的部位放入一個(gè)鈦網(wǎng)，然后從患者身體其他部位取出部分骨頭填充進(jìn)去，再用鋼板和鋼釘固定住，然后讓它慢慢生長(cháng)。”他通過(guò)長(cháng)期臨床觀(guān)察發(fā)現，這種填充方法并不理想，植入骨骼與周邊骨骼融合的時(shí)間會(huì )很長(cháng)，而且在生長(cháng)的過(guò)程里面容易出現金屬塌陷等問(wèn)題。有了3D打印技術(shù)，醫生可以直接生產(chǎn)出同一形狀、體積的內植物，填充到缺損部位里面，上下用螺釘固定，就非常牢固，這一點(diǎn)是以往工藝不可能做到的。
打印骨骼第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，其表面布滿(mǎn)孔隙，它們像海綿一樣可以將周邊的骨頭吸引進(jìn)來(lái)，使真骨與假骨之間結成牢固的一體，患者骨骼能盡快康復。
價(jià)格待定成本不高于傳統產(chǎn)品
有患者擔心，3D打印鈦合金骨骼價(jià)格肯定不菲。對此，劉忠軍表示，目前3D打印骨骼還沒(méi)有確切價(jià)格，因為它是一個(gè)全新的工藝，定價(jià)會(huì )涉及方方面面，如機器成本、產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間、設計、手工等，目前說(shuō)不出一個(gè)精確價(jià)格。但是大體上，用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品與傳統工藝產(chǎn)品相比，成本不會(huì )增加，甚至有可能降低，其價(jià)格不高于、甚至低于傳統產(chǎn)品價(jià)格。以人工椎體為例，現在臨床使用的人工椎體價(jià)格從1萬(wàn)到3萬(wàn)元不等。這意味著(zhù)，3D打印骨骼的價(jià)格大概也就是這個(gè)價(jià)位。
審批時(shí)間漫長(cháng)呼吁開(kāi)辟快速通道
據了解，目前北醫三院脊柱外科所采用的內植物90%都從國外進(jìn)口。雖然也有一小部分國產(chǎn)產(chǎn)品，但也是仿制國外的一些設計，自主產(chǎn)品非常少。而北醫三院的情況代表了全國很多醫院骨科、脊柱外科的現狀。劉忠軍呼吁，對于創(chuàng )新性產(chǎn)品應該有個(gè)快速審批通道，縮短審批周期，能讓它早一點(diǎn)進(jìn)入市場(chǎng)。
據了解，因為作為人體內植物，不管是國內還是國外，其要求是非常嚴格的，一般要經(jīng)過(guò)很多的審批手續和醫生大量的研究，找出科學(xué)依據證實(shí)它在人體里面是無(wú)害的、可靠的，并且要比現有的治療手段更好，能夠提高療效，“只有拿到這些證據，才有可能進(jìn)入到臨床觀(guān)察，只有臨床觀(guān)察證實(shí)我們原設計結果是確切的，才有可能成為正規的產(chǎn)品，為患者使用。”他說(shuō)。
名詞解釋
3D打印技術(shù)，是以計算機三維設計模型為藍本，通過(guò)軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。
釋疑
“打印”出的骨骼沒(méi)問(wèn)題
但仍需半年臨床觀(guān)察
被采訪(fǎng)人：北醫三院骨科主任及脊柱外科研究所所長(cháng)劉忠軍
疑問(wèn)一：打印骨骼表面有孔隙，骨骼強度夠不夠？其保質(zhì)期大概是多少年？
打印一節“脊椎”需要幾個(gè)小時(shí)
在北醫三院骨科主任劉忠軍的桌子上，擺著(zhù)十幾塊鈦合金質(zhì)地的“曲奇餅干”，外表灰撲撲的、布滿(mǎn)孔隙，看上去很不起眼。但劉忠軍告訴記者，這都是3D打印機打印出來(lái)的人體骨骼，它們代表著(zhù)骨科手術(shù)治療即將進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。據了解，北醫三院并不擁有3D打印機器，目前這臺機器在一家公司里。“醫院與廠(chǎng)家聯(lián)手開(kāi)展合作研究，”劉忠軍說(shuō)，“比如我們把脊椎設計圖樣傳送給廠(chǎng)家，幾個(gè)小時(shí)之后就可以拿到打印產(chǎn)品。”據劉忠軍介紹，骨骼打印流程主要包括：先將設計圖形輸入到計算機里面，然后將金屬粉末注入機器、高溫熔化、成型、凝固、冷卻。
從動(dòng)物實(shí)驗到臨床觀(guān)察花四年時(shí)間
據劉忠軍介紹，從2009年開(kāi)始，北醫三院骨科就開(kāi)展3D打印骨骼技術(shù)的動(dòng)物實(shí)驗研究，“實(shí)驗結果非常樂(lè )觀(guān)，骨長(cháng)入情況非常好，在很短時(shí)間內就可以看到骨細胞已經(jīng)長(cháng)進(jìn)到打印骨骼的孔隙里面”。目前，該項技術(shù)已經(jīng)通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗，并于今年被正式批準進(jìn)入臨床觀(guān)察階段。截止到昨天，已經(jīng)有近40位患者在簽署知情同意之后，植入了3D打印出來(lái)的“鋼筋鐵骨”，并接受定期追蹤檢查。參加人體試驗者主要是頸椎病患者和髖關(guān)節病患者，在北醫三院接受脊椎人工椎體植入、頸椎的椎間融合器植入和人工髖臼植入手術(shù)。
兩大優(yōu)勢有望替代傳統技術(shù)
3D打印技術(shù)究竟有何神奇、以至于引起了骨科醫生的關(guān)注？對此，劉忠軍解釋?zhuān)且驗榕c傳統技術(shù)相比，它擁有兩大優(yōu)勢。一個(gè)優(yōu)勢是，想做什么形狀的骨骼都可以。據了解，人體骨骼中形狀最怪異的要數頸椎第一節和第二節了，根本沒(méi)有正常的幾何形狀，如果醫生將患者這里的骨腫瘤切除，為了支撐和固定，他總要用一個(gè)內植物來(lái)填充。“傳統的處理方法是，在切除骨骼的部位放入一個(gè)鈦網(wǎng)，然后從患者身體其他部位取出部分骨頭填充進(jìn)去，再用鋼板和鋼釘固定住，然后讓它慢慢生長(cháng)。”他通過(guò)長(cháng)期臨床觀(guān)察發(fā)現，這種填充方法并不理想，植入骨骼與周邊骨骼融合的時(shí)間會(huì )很長(cháng)，而且在生長(cháng)的過(guò)程里面容易出現金屬塌陷等問(wèn)題。有了3D打印技術(shù)，醫生可以直接生產(chǎn)出同一形狀、體積的內植物，填充到缺損部位里面，上下用螺釘固定，就非常牢固，這一點(diǎn)是以往工藝不可能做到的。
打印骨骼第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，其表面布滿(mǎn)孔隙，它們像海綿一樣可以將周邊的骨頭吸引進(jìn)來(lái)，使真骨與假骨之間結成牢固的一體，患者骨骼能盡快康復。
價(jià)格待定成本不高于傳統產(chǎn)品
有患者擔心，3D打印鈦合金骨骼價(jià)格肯定不菲。對此，劉忠軍表示，目前3D打印骨骼還沒(méi)有確切價(jià)格，因為它是一個(gè)全新的工藝，定價(jià)會(huì )涉及方方面面，如機器成本、產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間、設計、手工等，目前說(shuō)不出一個(gè)精確價(jià)格。但是大體上，用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品與傳統工藝產(chǎn)品相比，成本不會(huì )增加，甚至有可能降低，其價(jià)格不高于、甚至低于傳統產(chǎn)品價(jià)格。以人工椎體為例，現在臨床使用的人工椎體價(jià)格從1萬(wàn)到3萬(wàn)元不等。這意味著(zhù)，3D打印骨骼的價(jià)格大概也就是這個(gè)價(jià)位。
審批時(shí)間漫長(cháng)呼吁開(kāi)辟快速通道
據了解，目前北醫三院脊柱外科所采用的內植物90%都從國外進(jìn)口。雖然也有一小部分國產(chǎn)產(chǎn)品，但也是仿制國外的一些設計，自主產(chǎn)品非常少。而北醫三院的情況代表了全國很多醫院骨科、脊柱外科的現狀。劉忠軍呼吁，對于創(chuàng )新性產(chǎn)品應該有個(gè)快速審批通道，縮短審批周期，能讓它早一點(diǎn)進(jìn)入市場(chǎng)。
據了解，因為作為人體內植物，不管是國內還是國外，其要求是非常嚴格的，一般要經(jīng)過(guò)很多的審批手續和醫生大量的研究，找出科學(xué)依據證實(shí)它在人體里面是無(wú)害的、可靠的，并且要比現有的治療手段更好，能夠提高療效，“只有拿到這些證據，才有可能進(jìn)入到臨床觀(guān)察，只有臨床觀(guān)察證實(shí)我們原設計結果是確切的，才有可能成為正規的產(chǎn)品，為患者使用。”他說(shuō)。
名詞解釋
3D打印技術(shù)，是以計算機三維設計模型為藍本，通過(guò)軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。
釋疑
“打印”出的骨骼沒(méi)問(wèn)題
但仍需半年臨床觀(guān)察
被采訪(fǎng)人：北醫三院骨科主任及脊柱外科研究所所長(cháng)劉忠軍
疑問(wèn)一：打印骨骼表面有孔隙，骨骼強度夠不夠？其保質(zhì)期大概是多少年？
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