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9月15日,3D打印與先進新型材料創新應用暨山東省醫工交流高峰論壇在濟南舉行。來自我國科技前沿的學術大咖和專家,分享了生物3D打印創新技術與新型材料臨床應用的精彩研究和經驗。
3D打印技術正在改變我們的生活,被推為第三次工業革命的核心技術,至今仍是一個全球性熱點。近十年來,生物3D打印技術取得長足發展,醫療應用越來越廣泛。
雖然還不能直接3D打印出人體組織或器官用于人體修復,但在神經外科領域,3D打印技術可以“智造”出植入醫療器械、幫助解決腦袋的“修復大計”。
3D個性化定制打印正在深刻改變神經外科手術方式。據山東省立醫院神經外科丁鋒教授介紹,腦顱創傷后的顱骨修補,現在就可選擇3D技術“量身定制”的新型植入修補材料PEEK,根據患者的頭顱CT數據進行3D重建,完全還原顱骨的生理結構曲度等,可與缺損區域嚴絲合縫,修補效果更佳。
生物3D打印技術在神經外科應用的另一典型是3D打印的人工硬腦膜,可以修復腦外傷或腦腫瘤手術后的腦膜缺損。這種人工硬腦膜“打印”出來后,不論是外觀還是內部結構都和人體自身腦膜結構幾乎一致,薄如一張紙,幫助修復重建后又能降解為二氧化碳和水排出體外。
清華大學生物制造中心副主任徐弢教授是國際上最早進行細胞和器官打印技術開發的研究者之一,他及其團隊是國內最早將3D打印技術應用于臨床轉化的團隊。徐弢研發的人工硬腦膜睿膜至今已在全球70多個國家使用20多萬例,“人工硬腦膜及其制備方法”專利獲得2018年中國專利獎優秀獎。
3D打印的PEEK顱骨,用的仍是高分子合成材料,而用細胞打印成活體器官用于人體組織替代和修復,則是生物3D打印的“終極夢想”。今年4月,以色列一個團隊的研究人員用3D打印技術,利用取自病人自身的人體組織,打印出了全球第一個完整的心臟,一度引發轟動。該心臟包括細胞、血管、心腔以及心室,不過目前還無法泵血,僅能收縮。
未來3D打印出人類器官用于臨床手術還有待時日。徐弢教授的主要研究方向是細胞3D打印技術,有豐富的國外研究和產業化經驗。他及助手表示,用細胞打印被稱為3D,加上神經和血管形成一個有機體,被稱為4D,而要打造出有器官功能的產品,則應該稱為5D。以心臟來說,目前用3D打印出外形已經可以實現,但心臟能不能正常跳動,并且根據身體需要來調動,適應身體的環境,未來還需要一個漫長的過程。
新技術的應用已經大大改變了外科手術的方式和治療效果。四川大學華西醫院關俊文教授認為,隨著內鏡、機器人、新材料、新器械等的應用,以及顯微鏡的普及使用,人類外科手術正逐步告別靠手、眼操作的時代,進入數字化、精準化、精細化階段。可吸收、可降解,新材料、新技術的應用,使植入物新型生物材料與人體組織、結構有機融合,手術方式、效果明顯改善,使手術變得更完美,這都是以往不可想象的。
醫工結合既讓外科醫生大開眼界,也讓很多臨床難題得以解決。國內企業在研發上有很大進步,顱腦手術的止血、腦疝、水腫期、取骨瓣減壓等重大難題,使醫生的臨床感受明顯改善,不僅大大降低了醫源性損傷、術后出血等發生的比率,而且能更好地完成缺損、撞擊受傷等病損修復,并使操作更精準化,患者生活質量顯著提高。
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