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医药经济 | 3D打印,将惠及更多患者

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  3D电影让我们对影视作品的感受更立体了。如今,3D打印也悄然走进人们的生活。小到立体照片、玩具汽车,大到波音飞机、月球基地,只要条件足够,都可能用机器打印出来。在医疗领域,研究者在打印身体各器官方面都有了很大突破,有些3D打印产品已经可以给患者带来便利。可以说,未来打印出具有“生命”的、可替换的人体器官将不再是梦想,这项技术也将让医疗市场更加广阔。

  受访专家:北京军海癫痫病医院

  北京大学第三医院主任医师、教授、博士生导师 刘忠军

  起步不晚,但主要跟着别人做

  作为我国最早接触到这项技术的专家,中国工程院院士、上海交通大学医学院附属第九人民医院原院长戴尅戎教授介绍说,3D打印在上世纪80年代末就开始在国外使用,主要用在航天领域,医学中应用的比例仅20%~30%左右。戴尅戎和上海交大王成焘团队在上世纪80年代末就将此技术用于医疗,但由于当时打印机都是国外进口,相当于我们一直跟着别人在做。

  2011年,美国维克森林大学的研究员安东尼·阿塔拉展示了3D打印肾脏的技术;美国普林斯顿大学的研究者,已能利用牛耳细胞在3D打印机中“打印”出人造耳朵。戴尅戎说:“这种技术结合了组织工程技术。目前,这种‘打印’出来的人体结构或组织,虽然具备外形或拥有部分力学性能的特点,但并不具备新陈代谢、造尿、造血、解毒等生理功能,还不能替代器官的作用。真正能打印的器官造福患者,将是3D打印未来最理想的发展方向。”

  虽然目前的3D打印技术还达不到“器官移植”的高度,但10多年来,研究者一直没有停下脚步。戴尅戎告诉记者,从上世纪80年代开始,我国医生就开始在骨科应用这项技术,因为在这个领域运用相对容易。骨头主要起支撑作用,并构成关节,利用3D打印技术可替换某“一段”骨头或关节的功能。我国医生已能应用这项技术打造出与病骨一模一样的模型,医生可以在模型上进行模拟手术,和设计制造假体,并进行模拟安装和修正,最终制造出精确的个体化假体。

  十几小时就能打印出脊椎

  从2009年起,北京大学第三医院骨科率先开始对利用3D打印金属材质的骨骼进行研究。研究的牵头人、北京大学第三医院骨科主任刘忠军告诉记者,骨骼打印流程并不复杂,主要包括先将设计图形输入计算机,然后将金属粉末注入机器、高温熔化、成型、凝固、冷却。例如,医院如需要打印一节脊椎,就把设计图样传送给厂家,最快十几个小时后就可以拿到产品。

  经过四年的努力,刘忠军带领的团队已经在脊柱及关节外科领域研发出十几个3D打印脊柱外科植入物,其中颈椎椎间融合器、颈椎人工椎体及人工髋臼关节三个产品,已经接近完成临床观察阶段,准备进行产品申报。刘忠军说,参加人体试验的主要是颈椎病和髋关节病患者,现在已有60多位患者在签署知情同意书后,植入了3D打印出的骨骼。他们分别接受了脊椎人工椎体植入、颈椎的椎间融合器植入和人工髋臼植入手术。目前结果乐观,短时间内,就可看到骨细胞已长进打印骨骼的孔隙里。

  对于目前3D打印技术在骨科的应用,戴尅戎说:“如果需要,现在我们可对四肢所有关节、骨头进行定制,从而制造出个性化的假体。”目前戴尅戎团队应用最多的是为骨盆肿瘤病人制作假体,以修复因肿瘤切除遗留下来的骨盆巨大缺损,重建病人站立和行走功能。据了解,现在已有数百例病人在3D打印技术的帮助下制作了不同部位的个体化骨关节修复假体,并取得成功。

  如今,在国内医院中,3D打印技术除了用于骨科外,还辅助整形修复外科、口腔科、眼科的医生制作塑料模型,在给患者修复颅骨、修整下巴、重塑颧骨、眼眶等部位时派上用场。

  加快康复,有助降低医疗成本

  3D打印技术在骨科的应用受到了越来越多患者和医生的肯定。刘忠军告诉记者,与传统技术相比,3D打印的金属骨骼具有两大优势。一是想做什么形状的骨骼都可以。刘忠军说,人体骨骼中形状最怪异的要数颈椎第一节和第二节,如果医生要将患者这里的骨肿瘤切除,为了支撑和固定,需要一个内植物填充。传统方法是在切除部位放入钛网,然后从患者身体其他部位取出部分骨头填充进去,再用钢板和钢钉固定,让它慢慢生长。但通过长期临床观察发现,这种填充方法效果并不好。有了3D打印技术后,医生就可以直接生产出同一形状、体积的内植物,填充到缺损部位里面,上下用螺钉固定,非常牢固。第二个优势是,不仅解剖形态可以完全恢复,打印出的植入物还带有可供骨头长入的金属孔隙,它们像海绵一样可以将周边的骨头吸引进来,使真骨与假骨之间结成牢固的一体,有助于缩短患者的恢复期。康复加快,有利于节省患者的医疗成本。

  很多人担心,3D打印骨骼会不会很贵。刘忠军表示,目前3D打印骨骼暂未正式运用到临床,还没有确切价格。但大体上,用3D打印生产出的产品与传统工艺产品相比,成本不会增加,甚至可能降低。因为从技术特性上来看,所用材料和传统工序完全一样,但工艺变简单,只有一道工序,且不需要仓储。

  戴尅戎也表示,3D打印将节省大量时间,不用再像以往一样根据模型制作假体,再把石膏模型送到工厂完成定制医疗装置,一般需要数月时间,而3D打印可在医院内完成制作,只需要数小时。并且由于材料使用率高,生产一件产品和大量同产品的单价几乎无差别。

  3D打印技术带来的作用远远不止这些。戴尅戎反复强调说,3D打印技术给人类生活带来巨大变化,生活方式也因此悄然改变。第一次工业革命开始了城市化进程,第二次工业革命使城市化速度加快,而以3D打印技术为代表的第三次工业革命,说不定会反过来掀起“反城市化”趋势。若干年后,大规模的流水线制造模式极可能逐步走向终结,个性化的模式将受到推崇。今后大多数医院可能会配备3D打印机,以制造各种可拯救病人生命的特定装置。

  审批慢制约了上市速度

  目前,我国3D打印技术在医疗方面的研究已经取得了一定的成果,但要真正完全应用到市场,让更多患者受益,还存在不少困扰。

  刘忠军表示,在3D打印技术上市过程中,审批流程成了影响上市速度的瓶颈。“我们骨科很早就开始做相关的研究和产品设计,研究论文也是最早在国际权威期刊上发表的,这说明我们是走在前面的。但直到现在,产品还没能注册,还没有上市。可去年10月份,美国已经有一个与我们类似的产品上市了,这说明他们不是研究更靠前,而是上市更靠前。不可否认,凡是放在人体内的东西,涉及到健康,我们一定要高度重视。但可以在保证安全的情况下,让创新成果能够有更快的通道,与国际竞争。我们的东西如果先上市,把它形成产品,那就是中国制造,甚至可以把它推到国外去。”

  此外,3D打印的个体化定制产品目前在我国还没有途径申请审批,也无相关产品的规范。但在欧美等国,已有了很规范的定制化产品管理方式。

  戴尅戎认为,我国要发展3D打印技术,首先要鼓励发展拥有自主产权的3D打印机。“目前核心技术都在国外,我们用的都是他们淘汰的机器,只能一直跟着别人的步伐。”第二是加强计算机辅助设计人才的培养;最后则是政策上的支持,比如鼓励使用并推广这项新技术,并且在过程中严控质量。刘忠军则希望国家能够统筹规划,比如像美国一样建立一个或数个3D打印研究中心,利用更大的平台,让各个领域都开发3D打印产品。

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