原標題：實拍3D打印實驗室 私人定制打印尚未批準用于臨床

　　3d技術做手術了

3D打印的截骨導向板

▲西南醫院自主研發的3D醫療打印機，可用作活細胞打印。

▲3D醫療打印機進行活細胞打印

▲西南醫院正在研發的術中體內打印機器人模型

　　重慶可以用

　　技術做手術了

　　重慶晚報獨家打探西南醫院3D打印實驗室

　　昨日上午11時，第三軍醫大學附屬西南醫院關節外科，利用自主研發的3D打印導航系統，成功實施了重慶首例3D醫療打印技術膝關節置換手術。王慧英是此項免費新技術的首個受益者。

　　3D醫療打印技術在國內外發展迅速。昨日，重慶晚報記者獨家探訪了西南醫院3D打印實驗室，在這里，研究人員自主研發的3D打印機，已能打印耳朵，根據手術需要打印器官骨骼的技術也在實驗當中。

　　重慶晚報記者 嚴藝菲 首席記者 冉文 攝影報道

　　醫生先模擬再打印模板

　　3D技術這樣手術

　　醫生先模擬再打印模板

1、 用3D打印導航系統，手術前先用CT掃描患病部位得到3D影像數據。

2、 依靠數據在電腦建立手術部位的3D形態，再由專家在專業軟件上進行一場模擬手術。如此一來，去除哪些部分、去除多少、選擇哪種大小的植入物，都可以在術前反復修正直至完美。

3、 當專家認為達到最好效果后，便用專業公式分析出截骨導向板的3D打印數據。

4、 截骨導向板打印出來后就相當于一塊手術模板，只需將該模板套在裸露的膝關節上做手術即可。

　　手術精準

　　誤差控制0.5~1毫米

　　66歲的王慧英10年前患上骨關節炎，此前長期使用藥物與激素，效果不佳，目前右膝要換人工膝關節。她入院時恰逢西南醫院的膝關節置換3D打印導航系統研究成功，且該技術的費用由西南醫院臨床科研創新基金承擔，患者只需要承擔傳統手術的費用即可。在國外，該技術需要增加2000歐元費用。

　　昨日上午11時，王慧英被推入手術室，消毒麻醉、切開手術部位、安裝手術導板、去除壞死部分關節、置換人工關節……11時38分，王慧英被推出病房。“手術順利，比傳統手術輕松。”施術醫生、西南醫院關節外科主任楊柳說。

　　楊柳與西南醫院關節外科副教授郭林介紹，目前國內少數幾家醫院已掌握此前沿技術。在重慶，西南醫院是首家研發成功的單位。在精準方面，該技術表現出色，可將手術誤差控制在0.5到1毫米，優于教授級醫生在傳統手術中的3毫米誤差。原本60~90分鐘的手術，現在30分鐘就可完成。

　　遠程支持

　　在區縣可接受類似手術

　　在傳統膝關節置換手術中，外科醫生主要進行以下步驟：打開手術部位，去除壞死部分，再裝上人工關節。雖然只有三個步驟，但有許多不確定性，比如去除的體積等。

　　據統計，每100例需要進行重新修正的置換手術中，就有30例是因為術中不確定因素造成，還有20例是因為感染，傳統手術時間長也是影響感染率的一個原因。

　　此項技術還可進行遠程手術指導，實際助力本屆重慶兩會要求的醫聯體改革。“比如，區縣醫院可以將患者的CT數據傳給我們，由我們用軟件進行手術后，將截骨導向板的3D數據傳回給區縣醫院，區縣醫院3D打印出截骨導向板即可。完全可以讓患者在區縣醫院就得到教授水平的手術治療。”楊柳說。

　　推廣運用

　　還可用來治療牙齒與脊柱

　　楊柳介紹，此項技術前景寬廣，牙齒手術與脊柱手術中也已有采用。比如，脊柱矯形手術中，醫生需要向患者脊柱打入一些醫療釘，脊柱附近神經繁多，醫生在手術中時常擔心傷及神經，往往打入一顆醫療釘后需要暫停手術進行多方CT檢查，確認無誤后才能打入下一顆。這不僅增加患者風險，延長手術時間，也讓醫護人員更多地暴露在射線當中。如果采用3D打印導航技術，只需要模擬手術后制作出一套精準的手術導板，醫生即可快速操作。

　　3D醫療打印

　　重慶啥水平

　　楊柳告訴重慶晚報記者，3D打印導航技術在臨床治療領域已屬前沿，但在3D醫療打印技術中只屬低端技術。為了解3D醫療打印技術在重慶的發展水平，重慶晚報記者獨家走進西南醫院3D打印實驗室。

　　實驗室里，實驗室負責人王富友教授和同事正在用3D打印機打印一塊手術輔助導板。實驗室中擺放著各類打印機，有昂貴的外購成機，也有他們研發組裝的3D打印機。

　　王富友介紹，3D醫療打印技術按實際用途主要分為三類：觀察輔助、手術輔助、實體替代植入。其中，實體植入難度最高，也是生物細胞打印要突破的難點。

　　供醫生練手的打印

　　一塊導板只要1小時左右

　　在實驗室，3D打印教學輔助模型所用的是zprinter150型打印機，價值20萬元。王富友拿起一個打印好的髖骨整體模型告訴重慶晚報記者，此類打印一般用石膏材料，打印人體關節僅需幾分鐘，髖骨整體比較復雜，大約打印600層，需要1個小時。

　　典型的手術輔助應用類型，是打印截骨導板、脊柱醫療釘導板。此外，還可用于打印復雜病灶，比如，患者肝臟的三維復制品，這個模型可以讓醫生練手，計算出如何切割肝臟。

　　手術輔助打印，在西南醫院3D實驗室里應用的是自己研發組裝的3D打印機，買來的打印噴頭與機架，通過芯片與電腦連接即可。王富友介紹，打印機的實際成本只有幾千元，而打印導板的材料通常是聚乳酸，打印一塊導板通常需要1個小時左右。

　　據介紹，日本還有公司打印腹中胎兒的模型，留給父母做紀念。

　　私人定制的打印

　　尚未正式批準用于臨床

　　王富友介紹，實體替代植入包括替代醫學與再生醫學兩種。替代醫學主要指骨骼、牙齒、假肢等。再生醫學則指活體組織與器官，且打印出來的東西具有再生性與功能性。

　　替代醫學方面，屬于私人定制級別。舉例來說，有小孩無法使用成人假肢，3D醫療打印技術就能打印出適合這個小孩的假肢。王富友說，這類實體打印在西南醫院實驗室中技術也已成型，將教學輔助中的打印材料置換為鈦合金等材料即可，目前此項技術尚未正式批準用于臨床。

　　實體替代植入的打印

　　能打出耳朵就是沒聽力

　　“再生醫學方面，重點就是細胞打印。”王富友說，打印活細胞的第一步是取得活細胞，培養在主要成分為凝膠質的膠原蛋白中，再用特殊針頭進行打印組裝。目前，西南醫院3D打印實驗室使用的針頭有不同型號，針孔直徑在50~100微米之間，這是因為一個細胞的大小在10到20微米，針頭過大過小都不能打印細胞。西南醫院3D實驗室中采取的還是擠壓式的打印方法，即單個針頭打印，不久就可能有噴墨式細胞打印機，可以讓上千個針頭同時打印。

　　王富友介紹，打印時必須確保無菌，同時還要控制打印壓力與細胞濃度，這樣細胞存活率能高達90%以上。

　　這并非代表此項技術已可應用于臨床解決人體更換零件的問題。王富友介紹，目前已有國內外專家打印出了皮膚、腎臟、肝臟等組織，但多是只有形狀沒有功能，或者功能不完整。“我們自己也打印出耳朵等，20分鐘即可完成，只有形狀，還不具備功能。”王富友說，就算最簡單的皮膚，也需要研究如何讓其具備感覺冷熱、排汗代謝的功能，已有專家在嘗試向3D打印的皮膚中植入毛囊、汗腺。

　　手術中在體內的打印

　　已造出機器人模型和芯片

　　在美國3D打印展上，有專家介紹了自己的設想：未來每個外科手術室里都將會有一臺3D打印機，它會在手術過程中將準備好的干細胞打印到病人需要被治療的特定部位。

　　這項技術，西南醫院有沒有突破？有！王富友正在研發3D體內打印機器人。該機器人將術中體內打印與懸臂機器人結構結合在一起，使之像西南醫院達芬奇機器人一樣靈活與穩定，來完成術中體內打印。

　　“如果是類似膝關節這樣的小型人體零件，打印時間不會超過3分鐘。”王富友已經制作出一臂六軸的等比縮小模型與控制芯片，但王富友強調，這離臨床運用還有距離，生物打印材料、操控方式、精準程度都還需要進一步研究。

　　4D打印來了 遇水自主組裝

　　國外有一名60歲的患者，患惡性腫瘤失去左臉后接受了3D打印的假臉，這使他看上去和正常人差別不大。還有實驗室打印出了抗癌藥物。

　　“美國生物學家已預測，不久的將來，人類可以用3D打印機直接打印DNA和流感疫苗。”王富友說，目前美國科學家正在研究將DNA轉化成計算機二進制編碼信息，這一數字信息可以通過電子郵件在不到一秒鐘內傳到世界各地。與此同時，科學家正在研制一種被稱做數字生物學轉換器的設備，它可以通過電子郵件收到的DNA數字編碼信息重新轉換成有效的生物DNA。

　　日前，美國麻省理工學院在洛杉磯舉行的娛樂和設計大會上推出了升級版本4D打印機。所謂的4D打印，是一種能夠自動變形的材料，只需將其放入水中，不需要機電設備，就能按照產品設計自動折疊成相應的形狀，4D打印最關鍵是記憶合金。4D打印預計在醫療中應該會有很好的應用，因為人體血液中含有大量水分，若將遇水變化的部件打印到指定位置，可以帶來意想不到的醫療效果。