分離聯體(ti) 嬰兒(er) 、輔助肝髒手術、口腔癌重建手術、兒(er) 童洗肺手術、鈦金屬脊椎植入，3D打印技術已在世界各地醫院進入臨(lin) 床實踐。

全球各地醫院已開始用3D打印技術進行臨(lin) 床實踐

　　
在製造業(ye) 背景下，相比於(yu) 其他熱門產(chan) 業(ye) 例如航天、汽車等，3D打印的醫療應用是相當獨特的。為(wei) 什麽(me) 呢？答案顯而易見，3D打印所有的醫療衛生應用中都體(ti) 現著人類元素，與(yu) 拯救人類生命或者顯著提高人類生活質量這樣的成功結果相比，花費成了次要的顧慮。

　　
時至今日，雖然不是每一家醫院都在積極引進3D打印技術，但是3D打印技術卻在影響著世界各地的醫院。比如，美國休斯敦德克薩斯兒(er) 童醫院就使用CT和3D打印幫助醫生分離連體(ti) 嬰兒(er) 。

我們(men) 都知道3D打印技術在醫療領域應用可分為(wei) 三個(ge) 層次，離人體(ti) 越近的應用難度越大，離人體(ti) 遠一點的相對簡單，比較容易實現。第一層是人體(ti) 外應用。例如，利用3D打印機可將CT、MR的二維圖像生成三維圖像和模型，大夫分析病情時更直觀，也能幫助他們(men) 術前分析和規劃，降低手術風險，而休斯敦德克薩斯兒(er) 童醫院兒(er) 就應用的是這一層。

　　
休斯頓德克薩斯兒(er) 童醫院放射學研究和心髒成像主任 Rajesh Krishnamurthy醫學博士表示，可以3D打印骨架或特定的器官模型，這次手術使用的複雜模型就是其中之一，這是Rajesh Krishnamurthy博士第一次試圖使用一個(ge) 模型代表嬰兒(er) 的整個(ge) 解剖學。這個(ge) 模型包括骨骼、心血管、血管、胃腸道和婦科結構，那麽(me) ，究竟是什麽(me) 手術呢？

　　
Krishnamurthy博士在北美放射學會(hui) 2015年年會(hui) 一個(ge) 新聞發布會(hui) 上描述了手術過程:Knatalye Hope和Adeline Faith Mata是一對雙胞胎，在2014年4月11日出生。這兩(liang) 個(ge) 雙胞胎從(cong) 胸部到骨盆連接在一起，但有互相獨立的大腦和心髒。

　　
Krishnamurthy博士開始並沒有刻意做驚人的3D打印。但是醫生們(men) 獲取了這對連體(ti) 嬰兒(er) 所有的信息，意識到使用3D打印技術整合所有信息是可行的。於(yu) 是，當雙胞胎大約5個(ge) 月大的時候，研究團隊開始模型成像。

　　
放射科醫生使用了一種叫做目標模式前向ECG門控技術在圖像上固定心髒和肺的運動，研究團隊能在低輻射暴露的同時得到心血管解剖結構的詳細視圖。然後分別給這對連體(ti) 嬰兒(er) 靜脈注射對比劑，然後讓其中一個(ge) 嬰兒(er) 口服對比劑。模型可以展示連體(ti) 嬰兒(er) 各個(ge) 器官的血流情況。

　　
整個(ge) 模型花了3周才完成，其中包括在Dallas公司製作3D模型的一個(ge) 星期。材料和打印時間的成本約為(wei) 4000美元。使用不同的顏色和紋理代表骨頭、器官和血管。模型完成後，醫生可以取出單個(ge) 部分，觀察深層解剖學結構。今年2月17日的時候，12個(ge) 外科醫生、六個(ge) 麻醉師和八個(ge) 護士一起完成了這個(ge) 持續26小時的手術，後來，兩(liang) 名嬰兒(er) 術後生長良好。

　　
而美國克利夫蘭(lan) 醫院作為(wei) 世界上最繁忙和最具創新性的醫療中心之一，更不會(hui) 放過3D打印實踐的大好機會(hui) 了，當其他醫院還在積極引進的時候，它已經開始大規模實踐了，而實踐的第一站就是將3D打印肝髒模型。

　　
其實，早在2012年的時候，醫院就已經開始研究3D打印醫療實踐了。克利夫蘭(lan) 知名肝髒醫生Nizar Zein在2012年接觸並深入了解了3D打印，之後便開始考慮將這項新技術用在高風險的肝髒手術中。

　
因為(wei) 肝髒的結構極其複雜，醫生在手術時可能會(hui) 不小心切斷患者的血管等重要組織。即使發達的醫療已經可以讓醫生在手術前仔細研究電腦裏的肝髒三維模型，但是平麵感官對於(yu) 手術還是有很大的局限性，而實實在在的3D打印肝髒模型卻不一樣了，它允許醫生在手術前進行操刀練習(xi) ，這已經成為(wei) 外科手術中越來月常見的輔助手段。

　　
不得不承認3D打印技術的發展之快，Nizar Zein講到2012年，也就是三年前打印一個(ge) 肝髒模型要需要6個(ge) 星期左右，而現在隻需要48小時左右。不僅(jin) 時間提高了很多，打印精度也有了質的提升。早期的打印模型比較粗糙，現在的模型就精致很多，還能夠將肝髒的血管和膽管清晰的呈現在醫生的眼前，不同的部位也可以單獨打印。三年來，Nizar已經3D打印了20多件肝髒模型，為(wei) 許多肝疾病患者帶去福音。
一般從(cong) 3D打印醫療應用程度來看，第二層離人體(ti) 更近一步，變成了打印一些醫療輔助工具。例如，種牙時為(wei) 了種得比較準確，可以利用3D打印技術將患者的牙齒模型打印出來，先用計算機模擬種牙的位置、角度和深度，再打印出“導板”,有了“導板”牙齒就能非常準確地植進去。

　　
在未來十年內(nei) ，3D打印的醫療模型和定製的手術導板很可能成為(wei) 許多手術的標準流程，包括心髒手術、下顎手術、全膝關(guan) 節置換術、髖關(guan) 節置換術、顱內(nei) 植入、肩關(guan) 節手術、脊椎手術或者更多其他手術。

　　
而位於(yu) 海峽另一邊的台灣，顯然在3D打印醫療實踐方麵要走的更加匆忙一點，台灣成功大學鬥六醫院則是這些醫院裏麵3D醫療實踐比較出色的一家，它已經成功的使用3D打印輔助工具成功的完成了多起口腔病手術。

鬥六成大醫院早前完成了一起使用計算機輔助打印下顎骨的口腔癌重建手術，患者是一名78歲的男性，因口腔癌曾於(yu) 其它醫院院內(nei) 治療與(yu) 追蹤，後因口腔癌複發，改至鬥六成大醫院口腔外科求醫。

　　
經計算機斷層（CT）等檢查，牙科醫師陳孟延決(jue) 定進行顎骨截除手術以完整摘除腫瘤，為(wei) 了完整修複缺損的臉頰，術前替他量身訂製3D顎骨模型。

　　
該手術負責人陳孟延表示，3D打印輔助下顎骨重建技術是由成大醫院口腔外科主任王東(dong) 堯與(yu) 成功大學機械工程研究所教授方晶晶所研發，透過計算機輔助，可為(wei) 病患量身訂做顎骨外型，重建下顎完整性，以恢複口腔功能與(yu) 外觀，已於(yu) 成功大學總院采行10年，並推廣到台灣多家醫院。

　
陳孟延醫師在術前利用成功大學本土研發的技術重組下顎骨影像，接著替病患量身訂製 3D顎骨模型，把要置放在口腔的鈦金屬板，利用3D打印技術做出模型。口腔外科準確切除腫瘤，接著做鈦金屬板的下顎骨重建，整形外科接著進行精密血管與(yu) 自由皮瓣重建手術，修複缺損的臉頰，不僅(jin) 縮短20%手術時間，更成功重建了口腔功能。
除了台灣，英國自然也是不甘示弱的，英國的一些醫院在3D打印醫療實踐上的進展則同樣迅速，他們(men) 也在不停探索更多更實用的3D打印醫學應用。其中，就有英國醫生用3D打印輔助進行兒(er) 童洗肺手術。

Katie Parke是北愛爾蘭(lan) 的一位可愛的六歲小女孩。但不幸的是她患上了一種被稱為(wei) 肺泡蛋白沉積症（PAP）的罕見疾病。這種疾病會(hui) 導致由蛋白質和磷脂在患者肺部的肺泡或氣囊大量沉積。這種沉積會(hui) 積抑製患者肺部吸收氧氣的能力，甚至導致其呼吸困難。

　　
好在這種病是可以治療的，但是治療的過程非常痛苦，光聽著就讓人不寒而栗——最常用的治療方法被稱為(wei) 全肺灌洗，也就是用鹽溶液去洗肺。這個(ge) 手術過程非常複雜，需要一個(ge) 讓一個(ge) 肺葉保持呼吸，然後對另外一個(ge) 進行清理。由於(yu) 人體(ti) 肺部氣管的大小非常不同，兒(er) 童尤其如此，醫生往往被迫嚐試不同尺寸的管子以找到最佳組合，這就在手術過程中浪費了寶貴的時間。

　　
為(wei) 此，倫(lun) 敦 Great Ormond Street醫院的醫生們(men) 想出了一個(ge) 解決(jue) 方案，使小Katie的手術更加安全：他們(men) 取來了Katie的CT掃描結構，並用它3D打印出氣管的橡膠模型。然後，醫療團隊就能夠根據該模型在手術之前確定好Katie所需要的各種匹配的工具。由於(yu) 相應的氣管已經提前準備好了，Katie的手術時間被大大縮短。

　　
由於(yu) 未來Katie還要經曆多次這樣的手術治療，而且她又是一位成長中的孩子，因此每次手術她的肺部形狀、大小都會(hui) 有所變化，因此醫生每次都需要先打印出準確的氣管模型。幸運的是，這種3D打印成本很低，並且可以在數小時內(nei) 完成。

　　
值得一提的是，在此之前這家醫院就已經開展了將3D打印用於(yu) 高風險手術輔助的研究。目前，他們(men) 還打算3D打印一係列的模型用於(yu) 培訓，使醫生們(men) 可以在進入對人體(ti) 的實際手術之前得到充分的練習(xi) 。

　　
3D打印在前兩(liang) 層的應用由於(yu) 不涉及人體(ti) 器官的改變，因而相對比較容易，到了第三層，即植入人體(ti) 內(nei) 的組織、支架、骨骼和器官等，這一層的應用就需要很高的技術含量，就目前來說距應用還有一定的距離，但仍然有很多醫院爭(zheng) 當馬前卒，為(wei) 醫療手術未來開啟了一扇大門。

　　
位於(yu) 南半球的澳洲首當其衝(chong) ，使用3D打印完成了一起3D打印鈦金屬脊柱植入手術。據悉，這是澳大利亞(ya) 首次應用3D打印的脊柱植入物，接受該植入物的患者是Amanda Gorvin女士。
由於(yu) 其第五節腰椎結構異常以及鄰近椎間盤的嚴(yan) 重退變，Gorvin長期以來一直經受腰痛的折磨。後來她被介紹給了North Gosford&Prince of Wales醫院的脊柱外科專(zhuan) 家Marc Coughlan博士。

　　
Coughlan認為(wei) 手術是最好的解決(jue) 方案，但是有個(ge) 問題阻礙了這種可能性的實現。因為(wei) 病人的脊椎形狀與(yu) 眾(zhong) 不同，因此Coughlan擔心用一個(ge) 現成的標準植入物不大可能解決(jue) 病人的病痛。怎麽(me) 辦呢？當然是3D打印。為(wei) 此醫生找到了位於(yu) 墨爾本的醫療器械公司Anatomics，希望能夠合作為(wei) Coughlan3D打印一個(ge) 植入物。

Anatomics公司欣然同意，他們(men) 與(yu) RMIT大學增材製造中心的Milan Brandt教授及其團隊一起，共同為(wei) Coughlan設計和開發了一個(ge) 3D打印的鈦合金脊柱植入物。

　　
這個(ge) 由來自Anatomics和RMIT的科學家和專(zhuan) 業(ye) 人員組成的精英團隊對病人的脊柱進行了一次CT掃描，從(cong) 而為(wei) 她的脊柱設建立了精準的3D圖像，根據這個(ge) 圖像，治療團隊就能夠設計出定製的植入物。另外一家醫療設備供應商LifeHealthcare也提供了一些幫助。這個(ge) 植入物總共花了十小時左右的時間3D打印完成，隨後由醫生將其置入Gorvin體(ti) 內(nei) 。

　　
在植入手術三個(ge) 月後，Gorvin已經恢複了正常生活，徹底從(cong) 過去的那種巨大痛苦中解脫。

　　
不隻是澳洲，處於(yu) 歐洲西部的西班牙同樣在積極進行3D打印醫療實踐，而它的方向，則是胸肋骨植入手術。

　　
一名54歲的西班牙男子患有胸壁肉瘤（chest wall sarcoma），更糟糕的是，這個(ge) 惡性腫瘤的生長位置比較特殊，與(yu) 他的胸肋骨部分長到了一起。結果就是，若要徹底切除腫瘤，醫生們(men) 將不得不同時切掉其骨架的一部分。

　　
由於(yu) 人體(ti) 肋條形狀差異大且難以複製，通常大家都會(hui) 選擇用鈦板來加強肋籠的結構。不過即使這樣也不是一個(ge) 很好的選擇，因為(wei) 它們(men) 可能鬆動並增加並發症的風險。萬(wan) 幸的是，3D打印技術及時地派上了用場。

　　
西班牙薩拉曼卡大學醫院的手術小組委托遠在澳大利亞(ya) 墨爾本的Anatomics醫療設備公司，為(wei) 患者量身打造了一個(ge) 結構非常複雜的鈦金組件，以便能夠與(yu) 患者的胸骨和肋骨結構結合得天衣無縫。

　　
該團隊先是通過高分辨率CT掃描患者的胸腔，然後重建了一個(ge) 包含腫瘤在內(nei) 的模型，以便外科醫生能夠準備規劃並盡量減少對患者身體(ti) 的傷(shang) 害，並讓Anatomics後續做出一個(ge) 完全貼合的胸腔植入構件。

　　
為(wei) 了最終能打印出這個(ge) 植入件，Anatomics將文件發送給了澳大利亞(ya) 聯邦科學與(yu) 工業(ye) 研究組織（CSIRO）旗下的3D打印實驗室Lab 22那裏，然後用價(jia) 格高達130萬(wan) 澳元的Arcam金屬打印機進行製作。

　　
其原理是通過強大的電子束來熔化金屬粉末，然後一層層地堆疊出3D打印物件。CSIRO的Adam Knight在一篇博客文章中說到：“當你等著手術來救命的時候，這絕對就是頭等大事”。此前，Lab 22還曾幫助該製造商打造過一個(ge) 3D打印的鈦金根骨（heel-bone）植入件。在3D打印完成後，還需要進行一道拋光精製工序。

　　
完工之後，成品被快遞到了薩馬拉卡大學醫院，並順利植入了病人的胸部。這場手術已經過去了2周，患者已出院且恢複良好。

　　
過去兩(liang) 年裏，湧現出許多成功的3D打印輔助植入手術，盡管植入用3D打印肋骨和脊椎仍隻占有整個(ge) 植入物品市場的極小一部分，卻成為(wei) 3D技術治愈不治之症的又一偉(wei) 大突破。

　　
報告預計到2020年，3D打印醫療植入體(ti) 的市場總收入將達到35億(yi) 美元。有機構認為(wei) 常見的3D打印骨科應用已經進行了充分的實驗，醫療植入體(ti) 將實現更加廣泛的商業(ye) 應用。同時3D打印醫療植入應用正迅速擴大到膝蓋、脊椎、肩和其他植入物，以彌補傳(chuan) 統治療方法在特殊病例中的不足。

現在，專(zhuan) 業(ye) 醫學移植提供者正用工業(ye) 打印機為(wei) 病人打造定製的植入物，否則那些病人們(men) 很難找到用傳(chuan) 統方式植入的辦法。隨著人口老齡化程度增加，老年人身體(ti) 機能正在退化，所以不太可能讓他們(men) 接受兩(liang) 次甚至三次手術。通過3D打印製造專(zhuan) 業(ye) 植入物往往是有希望長效治愈患者的唯一方案。

　　
除了模型，手術導板和植入物等已經證實的實踐方法外，世界各地的醫生們(men) 同樣在積極探索更具實驗性又有可能改變生活的新的醫療應用。

　
那麽(me) ，接下來是什麽(me) 呢？細胞3D打印！

　　
細胞打印屬較為(wei) 前沿的研究領域，是一種基於(yu) 微滴沉積的技術——一層熱敏膠材料一層細胞逐層打印，熱敏膠材料溫度經過調控後會(hui) 降解，形成含有細胞的三維結構體(ti) 。

　　
細胞打印能夠為(wei) 再生醫學、組織工程、幹細胞和癌症等生命科學和基礎醫學研究領域提供新的研究工具，為(wei) 構建和修複組織器官提供新的臨(lin) 床醫學技術，推動外科修複整形、再生醫學和移植醫學的發展。可應用於(yu) 藥物篩選技術和藥物控釋技術，在藥物開發領域具有廣泛前景。

　　
對於(yu) 3D打印在醫學領域的應用，有人提出了一個(ge) “3D打印生命階梯”的預想，無生命的假肢位於(yu) 階梯的底層；中間是簡單的活性組織，如骨與(yu) 軟骨；簡單組織之上將是靜脈和皮膚；最靠近階梯頂層的將是複雜且關(guan) 鍵的器官，如心髒、肝髒和大腦；而生命階梯的頂層將是完整的生命單位。

　　
此外，3D打印技術在醫療應用方麵的研究還涉及納米醫學、製藥乃至器官打印。通過3D打印製造的醫療植入物將提高你身邊一些人的生活質量，因為(wei) 3D打印產(chan) 品可以根據確切體(ti) 型匹配定製，如今這種技術已被應用於(yu) 製造更好的鈦質骨植入物、義(yi) 肢以及矯正設備。打印製造軟組織的實驗已在進行當中，很快通過3D打印製造的血管和動脈就有可能應用於(yu) 手術之中。

　　
醫療衛生是當今引發持續討論的話題，但醫療衛生並不都和政策有關(guan) 。治療和技術的創新正在改革人們(men) 的醫療關(guan) 懷方式，盡管某些方法要麽(me) 是難以跟上時代，要麽(me) 是與(yu) 改善生活或拯救生命的目標相去甚遠。現在，隨著輔助製造行業(ye) 的快速發展（這些越來越受歡迎的技術經常指3D打印機），醫療衛生行業(ye) 的未來正變得越來越清晰。