3D打印，讓骨科手術“私人訂制”

文/孫青 采訪專家/施忠民 上海交通大學醫(yī)學院附屬第六人民醫(yī)院骨科足踝外科主任醫(yī)師

模擬標準化手術過程，術前一目了然

醫(yī)用3D打印技術主要用于制造外置醫(yī)療器械，如康復輔具、醫(yī)療模型、診療器械等，其在醫(yī)學領域的價值巨大。近年來，這項技術在各個科室的應用逐漸深入，在骨科的運用更是走在前列。

來到六院數字化醫(yī)療與3D打印中心，成套的精密設備和一系列3D打印模型映入記者眼簾，骨科施忠民教授介紹，這就是一個醫(yī)工交互的辦公室，根據臨床需求和數據，主診醫(yī)師與駐守醫(yī)院的工程師能夠互通有無，在理論和實踐的基礎上擬訂出適合患者的診療方案，實現骨科手術的標準化、精細化和個體化。

施醫(yī)生拿出三個模型為記者講解3D打印的過人之處。這些模型可以簡單地歸納為術前、術中、術后形態(tài)，有助于患者一目了然地看清自己目前的疾病病灶、即將接受什么樣的治療以及預期的治療結果。這一套說得清、道得明的標準化術前模擬，讓患者不再為未知的手術結果感到恐懼擔憂，給患者吃了一顆定心丸。

3D打印技術制作出的距骨骨軟骨損傷模型

“距骨是腳踝部位的重要骨骼，而這是一位距骨骨軟骨損傷的患者，行走后腫脹疼痛，活動受限3月有余前來就診。我們提取這位患者的CT數據制備出距骨及內在病灶的三維模型。在此基礎上，使用軟件對切除病灶部位進行了模擬規(guī)劃。”施教授打開軟件向記者展示：“首先通過三維模型確定病灶的大小及位置，這就是復刻了患者病灶的打印模型。”施教授拿起第一個模型，沒有什么能比視覺和觸覺帶來的直觀體驗更讓人印象深刻了。它形象地展示了患者特定的病變情況，病狀重現也方便了醫(yī)生與患者及家屬溝通交流。

“然后創(chuàng)建出包裹病灶部位的立體包圍盒，它能完全包含病灶部位，這樣對包圍盒內的距骨病灶進行切除時，就能精準地下手了。”模擬手術的最后，依據包圍盒的外表面，施忠民團隊設計了一個切割導板，它不僅有助于病灶的完全切除，也能作為切割引導，提取適合距骨缺損大小的部位來填充軟骨，最終完成距骨軟骨修復。施醫(yī)生拿著這些模型，贊嘆科技進步為患者帶來了福音。

精細化手術，精在每一毫米

諸如立體包圍盒、切割導板，3D打印的妙處在于它不僅能制作出骨頭、關節(jié)、軟骨損傷等模型，輔助工具的打印制備更為骨科手術實現了精細化。3D打印中心的辦公室里寶貝奇多，他又拿出了一個更直觀的模型來解釋。

為準確打入螺釘制作的導板

“看到導板上這兩個孔沒有？這就是螺釘需要準確打入的地方。咱們在術前方案里已經設計好了，找到了最合適的位置就能免去術中反復X光透視以及打釘不準的風險。”記者試著把導板安上去，卡得正正好好。

有了3D打印技術，醫(yī)生將本來耗費在術中的時間提前，在準備階段就率先制訂模擬出手術的全過程，從而減少了患者的術前焦慮，也能使患者的依從性大大提高，更可以縮短手術時間、麻醉時間、透視次數，這對患者的預后和術后早期康復大有幫助。“未來，標準化骨科手術將非常常見，每個人都能享受到精準和個體的手術方案。”

3D打印技術，實現遠程醫(yī)療、資源共享

談到醫(yī)院CT設備自帶三維重建和3D打印軟件及建模的不同，施忠民大有感觸。“以往我們在制訂手術方案時，只能通過分析X線片、CT等檢查結果來了解患者的解剖結構，得到的是二維平面信息，缺乏三維視覺觸感。”施醫(yī)生笑稱這時候醫(yī)生只能在腦子里自行想象，將病損部位拆分再重組，在腦內表演一遍初步的治療過程。

但3D打印技術可以將CT的掃描數據通過專業(yè)軟件重建成3D模型，然后輸入3D打印機，制作1∶1模型，將虛擬的三維設計快速、自動地轉化為實物模型，有助于醫(yī)生精確制訂手術方案、熟悉演練手術操作，實現個性化方案設計、精準治療實施等。“我們看到這些表面的優(yōu)點還不夠，它背后的意義是什么？說明只要有CT數據，即使是遠在千里之外的基層醫(yī)院也能通過云傳送數據后得到來自大醫(yī)院一線骨科專家的3D模擬實驗。有了手術方案，有了遠程指導，他們也能自己做復雜的手術了。這不就實現了遠程診療、資源共享，與數智中國、數字化醫(yī)療不謀而合了嗎？！”

未來發(fā)展，拭目以待

在未來的發(fā)展中，三維組裝活細胞、構建生物活性組織及人體器官、3D打印生物材料將是3D打印的研究熱點。在骨科領域中，具有生命特征的活性人造骨骼的3D打印發(fā)展主要依賴于生物材料干細胞、組織培養(yǎng)等多學科的科技突破，將替代壞死、缺損的骨組織部分直接打印出來，這項技術突破已經不是遙不可及的了。

隨著電腦技術及材料技術的不斷進步，3D打印技術應用的價格越來越低，越來越多的人認識了3D打印技術。從制作沒有生命的模型、導板及醫(yī)療器械到打印具有生物活性的器官、人工組織等，材料科學的發(fā)展進步、政策法規(guī)日趨完善，保障和支持了3D打印技術的發(fā)展和探索，醫(yī)用3D打印技術的未來發(fā)展值得期待。