3D打印技術在個性化骨科醫(yī)療植入物領域的應用已經比較普遍,采用3D打印制作的的顱骨、下頜骨、肩胛骨、胸骨、脊柱籠、髖臼杯、膝關節(jié)、截骨融合器等均已在臨床手術中獲得了應用,部分產品已經實現了穩(wěn)定的批量化生產。
由于3D打印骨科醫(yī)療植入物直接與患者的生命健康和安全息息相關,因此在做手術植入人體之前必須完成大量的研發(fā)試驗,包括原材料的選取和測試、結構形式的確定、動物試驗的驗證、臨床手術的實施等。經過多年實踐,3D打印骨科醫(yī)療植入物在應用過程中積累了很多寶貴的經驗。
由于巨大的市場需求,目前已有多家專業(yè)的3D打印醫(yī)療植入物器械供應商。從種類上來說,截至2017年底,FDA已批準了超過100個3D打印醫(yī)療產品,涉及近20個類別。
FDA在推動美國成為3D打印醫(yī)療領域領域應用方面發(fā)揮了巨大作用
現階段全球生產的具有多孔結構表面的髖臼杯接近25%是采用3D打印技術制造的。意大利AdlerOrtho和Lima.Lto公司通過3D打印技術生產的帶有小梁結構的髖臼杯己于2007年通過CE認證,美國Exactech公司生產的同類產品也在2010年上市。據不完全統(tǒng)計,截至2015年,就已經有超過30000名患者植入了3D打印的髖臼杯。
在國內相關領域開展工作較多的研究團體有:上海交通大學第九人民醫(yī)院的戴尅戎院士、王成燾教授、王燎主治醫(yī)師團隊,復旦大學中山醫(yī)院、上海十院蔡鄭東教授團隊,北京大學第三醫(yī)院張克、劉忠軍、蔡宏團隊,北京清華長庚醫(yī)院董家鴻團隊,第四軍醫(yī)大學郭征、高國棟團隊,西北有色金屬研究院羅麗娟、余森、于振濤團隊以及中科院沈陽金屬研究所等。
3D打印在康復領域應用
上海交通大學第九人民醫(yī)院在國內率先開展了3D打印醫(yī)療植入物的應用研究。早在1987年,他們就將CAD、CAM技術引入個性化假體領域,完成100多例人工關節(jié)置換,人工半骨盆置換,累計為96家醫(yī)院提供了6000多植入物。王燎主治醫(yī)師還與上海政法學院的湯嘯天編審合作,提出了3D打印與醫(yī)療相結合的3項建議,即:(1)建立臨床應用試點;(2)促進食品藥品監(jiān)督局(行政主管機關)、醫(yī)院(研制方)與患者(使用方)簽署三方備忘錄,共擔研究不確定性風險,共享科技創(chuàng)新收益;(3)開發(fā)特殊意外保險,為規(guī)避研發(fā)風險,共擔收益提供了較好的參考建議。
3D打印醫(yī)療導板應用
復旦大學中山醫(yī)院曾將3D打印技術應用于經導管主動脈瓣置換手術,為77歲高齡的主動脈瓣重度狹窄合并關閉不全患者實施手術規(guī)劃及導航。此外上海十院蔡鄭東教授團隊已成功為近200多名病人成功進行半骨盆置換手術。
3D打印手術規(guī)劃應用
北京大學第三醫(yī)院張克等與北京愛康宜誠醫(yī)療器材股份有限公司合作生產的椎間融合器、人工椎體兩個產品即將完成臨床觀察。此外,2014年8月他們打印并移植了******3D樞椎;2015年9月******3D打印人工髖關節(jié)假體也獲批進入“量產”時代。北京清華長庚醫(yī)院董家鴻利用3D打印模型實時引導重要管道分離和病灶切除,成功完成10例膽道癌癥精準根治性切除。
3D打印口腔矯正、修復應用
除上海、北京外,第四軍醫(yī)大學在3D打印植入物方面也進行了積極的探索。2014年5月,西安鉑力特與第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院合作,為患者打印鈦合金肩胛骨植入物、骼骨植入物、鎖骨植入物;2018年,西京醫(yī)院******采用3D打印多孔生物陶瓷實現可降解人造骨修復高難度長段骨缺損,同時完成全球首例4D打印乳房重建手術。
4D打印乳房重建植入物
自2016年以來,第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院先后與西工大、西交大、鉑力特、西北有色、上海九院等合作,完成鈦合金胸骨置換21例,鈦合金肋骨置換10例,治療胡桃夾的血管外支架置百余例,另外實驗儀器、手術器械以及手術導板、醫(yī)學模型等打印共計500多例。
3D打印醫(yī)療植入應用
西北有色金屬研究院羅麗娟等分別通過激光和電子束選區(qū)熔化技術制備出多種不同微孔結構和力學性能的多孔鈦合金,并已成功制備出口腔修復用鈦合金個性化牙冠植入體,對植入物的骨整合性能、生物安全性和體內長期穩(wěn)定性開展了研究。中科院金屬所與山東威高骨科材料有限公司合作,制備出具有骨小梁結構的多孔鈦合金頸椎融合器和腰椎融合器,治愈頸椎和腰椎疾病已獲取國家食品藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械質量監(jiān)督檢驗中心檢驗合格報告,相關的臨床實驗正在開展中。
本文所述的醫(yī)療應用團體無法覆蓋國內所有,但從眾多成果可以看出,3D打印在醫(yī)療植入領域發(fā)揮的作用越來越被醫(yī)院和病患所能接受。通過定制化來滿足病患個體的需求,快速制造來及時挽救生命,復雜制造實現了更好的治愈效果,這些都是3D打印為醫(yī)療帶來的變革。當前,雖然通過國家認證的3D打印植入物數量仍然有限,但相關的標準和格則正在得到快速建立,3D打印將會給社會帶來更多福音。