长征医院钱齐荣教授:生物3D打印与临床需求

火石创造 2016-10-20 10:01 在线教育 来源:思达派 查看原文

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引言


10月11日,在由火石创造主办的火石百家线上活动中,长征医院钱齐荣教授为我们分享了生物3D打印技术在临床治疗的应用与发展,同时对目前医院与企业、学校、研究所的合作模式以及发展方向进行了探讨。


分享环节

生物3D打印在临床治疗中的意义

一切事物的发展都遵循螺旋式上升的规律,就社会生产而言,就经历了就地取材-手工制造-机器大生产这样的发展过程,而机器大生产阶段的手工制品则成为奢侈品,这体现了个性化与标准化(机器大生产)的博弈。


医学同样遵循螺旋式上升的发展规律,并极大地依赖于社会科学技术水平的进步,但医疗行业具有自身的特殊性。个性化是医疗行业不可忽视的特性,生命至上,因此医疗产品不能存在次品,基因的个性差异从根本上决定了患者医疗需求的差异。目前,医疗产品大都是标准化大生产制造品,只有少量固定规格,无法满足患者个性化需求。虽然治疗手段的标准化存在有利的一面,可通过比较、根据经验等选出较好的医疗方案,但它极大地弱化了个性追求。诊治手段正在寻求个性化与标准化之间的平衡。


3D生物打印技术的出现为临床医学提供了崭新的3D空间和无限可能,3D生物打印技术同时满足了个体化、安全性以及经济性三大原则。结合计算机技术,基于术前CT 三维重建、核磁共振等多种医疗手段,3D生物打印技术将在医疗产业大展宏图。


有待应用的生物3D打印技术

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3D生物打印技术的医学应用主要集中于检查、模型、工具、内置物、生物内植物等方面。


1、打印个性化器官结构模型:3D生物打印的器官结构模型可以精细地显现病灶,这将很好地指导医生进行手术,提高手术成功率;

[2].打印个性化工具模具:3D生物打印技术可根据患者个体尺寸打造适应性临床手术工具;


2、打印个性化内植物假体:3D生物打印技术可根据患者个体尺寸来打造个性化内植物假体,具有更好的融合性,该技术可增加结构的纳米化性能、抗菌性、生物相容性,但目前的内植物假体还不能满足生物力学要求,打印产品仅限于内植物假体表面结构,如关节等。


3、3D打印内置物材料:3D生物打印技术可打印金属材料、可降解材料、甚至细胞分子等生物材料,该技术在肿瘤领域的应用良好,例如切除骨结构的病患可植入3D打印的骨骼。


4、3D打印控释药物:利用3D生物打印技术打印药物,使得药物一经服用则可不断释放药力,不用患者一再服用,增加便利性。


5、3D打印活体器官:肝单元、肾单元、心脏、血管、 骨、软骨等已经能够打印,但这些打印器官真正应用于临床还需要不断努力。目前,人工关节已经应用于临床,但主要在假体表面结构领域。


6、3D打印组织工程支架:已经实现重建关节,但停留在动物实验层面,应用到临床还有一段距离。


生物3D打印在临床治疗中的前景

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3D打印提供了丰富的想象空间和无限的可能,该技术在医疗领域的应用前景广阔、精彩纷呈。


全球3D打印医疗市场的总销售额从2012年的 3.545亿美元增至如今的9.655亿美元。3D生物打印技术有巨大的发展潜力,目前还没有真正完美的3D生物打印产品,需要业界不断努力。


生物3D打印合作模式与发展方向

生物3D打印技术的发展需要医院与企业、学校、研究所的良好合作,即产学研与医的关系。


医疗是市场的终极用户,临床医生根据临床数据提出的需求与希望为技术发展方向提供了建设性意见;产学研是技术的供给侧,为技术应用发展提供了可能。


生物3D打印技术的发展存在多个层次和阶段。生物结构的3D打印目前已经实现;分子、细胞以及组织成分的3D打印是目前很多研究所正在努力的研究方向;生物器官的3D打印是发展的长远目标;基因的3D打印是人类的福音,通过分子的3D打印而改造人类基因组成,从而从根本上治疗疾病。


目前生物3D打印存在材料、打印设备、应用目标、临床应用等多方面的局限性。材料不断发展更新,从最初的金属、高分子材料已经发展到聚乳酸等生物材料。材料的发展促进了生物3D打印技术的发展,从骨、软骨的打印已经发展到部分器官(起搏器、神经刺激器)打印。


生物3D打印提供了精密医学的可能。未来,结合大数据技术,测量患者的身体数据,建立个体数据库,并更新数据库,当患者发病时可以随时提取数据,打印病损部分器官结构,结合4D技术、纳米技术、量子技术等前沿技术,生物3D打印能够从根本上改造人类基因,达到精准医学水平。精准医学需要产学研医密切合作,也离不开材料学研究、机制研究、方法研究、方法研究、设备研制、应用实验等方面的进步与发展。


生物3D打印技术的发展前途光明,道路曲折。但,路漫漫其修远,吾将上下而求索。

分享环节

如果虚拟现实技术能够做到精准触觉反馈,在手术模拟方面是否能够完全代替3D打印?

钱齐荣教授:虚拟现实技术与3D生物打印技术都是目前最先进的技术之一,二者不是相互替代的关系,两种技术完全可以相互辅助,帮助医生更好地模拟手术场景,提高手术的成功率,从而可以更好地服务病患。

手指残缺多年的病患利用生物3D打印技术能够治好吗?

钱齐荣教授:目前,生物3D打印技术完全可以打印出和病患完全契合的手指模型,外观大小等几乎可以以假乱真,但是手指不同于耳朵等器官,手指具备灵活性、感知等高级功能,就目前技术而言,还不能实现手指的多种功能。未来,随着皮肤、神经、毛孔、血管等多重打印技术的攻克,完全有康复的可能。

生物3D打印技术能否替代医学解剖大体老师?

钱齐荣教授:目前生物3D打印技术在骨骼的弹性、力学等方面还不能做到等同于真正的骨骼,由于材料的局限,3D生物打印技术目前还不能完全替代大体解剖老师。但在教学角度来讲,生物3D打印技术已经可以应用到影像上的解剖展示、解剖分离、解剖录入等方面。

骨科3D打印的植入材料的生物相容性如何?在医院是否已经开始使用国内厂家供应产品?

钱齐荣教授:骨科3D打印的植入材料目前已经在应用,例如骨盆髋关节、脊椎、人工假体等方面有所应用。但不是所有的生物3D打印产品都能使用,目前人体植入物所使用的材料都具备经临床验证的良好生物相容性,不具备组织相容性的原料是不能作为医疗用品而植入人体,符合法律法规的原料才可以植入人体,但利用这些材料通过3D打印技术而获得的产品必需符合特定的医院、特定的厂家提供、特定的应用部位等多种条件限定下才能使用,且必需经过临床验证。


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