《電子技術(shù)應(yīng)用》
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醫(yī)療3D生物打印技術(shù)推廣的三大難點(diǎn)

2016-09-27

  根據(jù) ResearchandMarkets 近日發(fā)布的《全球 3D 打印材料市場(chǎng)分析與預(yù)測(cè)(2016年--2022年)》報(bào)告中指出,在 2022 年,全球 3D 打印材料市場(chǎng)將達(dá)到 15.2 億美元,牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)成為了重要的助推動(dòng)力。

  而就在最近,3D 打印與醫(yī)療領(lǐng)域的結(jié)合又進(jìn)了一步。

  上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院南院泌尿科上周霸占了醫(yī)學(xué)界頭條,它在全球首次成功應(yīng)用了 3D 打印技術(shù)治療泌尿疾病。

  以本次全球首例的 3D 打印泌尿疾病來(lái)說(shuō),該手術(shù)原本是一種骶神經(jīng)刺激器植入術(shù),屬于一種新式微創(chuàng)治療手段,也就是在臀部植入一款小型的可程控設(shè)備,通過(guò)遠(yuǎn)程外部設(shè)備另行控制,使大小便失禁患者的癥狀得到治療。該設(shè)備包括了脈沖發(fā)生器,電極及連接兩者的導(dǎo)線,在臨床上已經(jīng)被普遍應(yīng)用。

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  據(jù)向相關(guān)醫(yī)師了解,這類手術(shù)雖然是微創(chuàng)技術(shù),已經(jīng)比更傳統(tǒng)的技術(shù)有了很大進(jìn)步,但依然存在著一些問(wèn)題?!坝捎谌说镊究追浅*M小,如果采用術(shù)中穿刺植入電極,不僅難度極高,需要花費(fèi)數(shù)小時(shí)的時(shí)間,而且醫(yī)生和患者可能還會(huì)有輻射風(fēng)險(xiǎn)?!?/p>

  醫(yī)療3D生物打印技術(shù)推廣的三大難點(diǎn)

  根據(jù)泌尿科副主任醫(yī)師呂堅(jiān)偉的介紹,本次手術(shù)采用的 3D 打印技術(shù)可以精確模擬實(shí)物,并充分了解患者的骶神經(jīng)和骶孔的解剖特點(diǎn),便于為醫(yī)師研究設(shè)計(jì)植入方案。而這一科技只需要將定制的3D模型和電極在預(yù)留的點(diǎn)進(jìn)行穿刺植入即可完成,時(shí)長(zhǎng)也縮短到了 5 分鐘內(nèi)。

  這無(wú)疑是精準(zhǔn)醫(yī)療的堅(jiān)實(shí)一步,根據(jù)官網(wǎng)介紹,醫(yī)院目前正在為該技術(shù)申請(qǐng)國(guó)家專利?!半S著人們對(duì)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和快速康復(fù)醫(yī)學(xué)的要求,3D打印技術(shù)應(yīng)用必將越來(lái)越廣泛,成為醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)之一。”泌尿科主任薛蔚如是說(shuō)。

  醫(yī)療和3D打印的三種可能

  實(shí)際上, 3D 打印早在上世紀(jì) 90 年代就已誕生,而近幾年創(chuàng)客文化的風(fēng)靡,更讓這一行業(yè)飽受關(guān)注。3D 打印的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,從工業(yè)級(jí)到消費(fèi)級(jí)不一而足,環(huán)顧目前市場(chǎng),它與醫(yī)療的結(jié)合則“由淺入深,由易到難”,包含了以下三個(gè)方面。

  首先是外部設(shè)備,這也是3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域里的最初應(yīng)用領(lǐng)域,主要起到的是“輔助”(assistive)的作用。比如 3D 模型,康復(fù)輔助工具等。

  此類應(yīng)用相對(duì)實(shí)施難度較小,普適性也強(qiáng),如公益組織 e-NABLE 就為殘疾兒童以低廉的價(jià)格制作義肢,成本只需 100 美元左右。又如中南大學(xué)湘雅醫(yī)院在去年成功利用 3D 技術(shù)輔助外科醫(yī)生進(jìn)行手術(shù),但這一過(guò)程只是在術(shù)前進(jìn)行3D可視化技術(shù)建模,并利用3D打印模型進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃,實(shí)際上依然屬于輔助手術(shù)的一種手段,處于3D打印的初級(jí)階段。

  其次是植入物,最常見(jiàn)的應(yīng)用應(yīng)該是牙科和骨科,但現(xiàn)在也開(kāi)始應(yīng)用到人體內(nèi)部。

  據(jù)了解,仁濟(jì)南院其實(shí)在去年就使用3D打印成功實(shí)施左心耳封堵手術(shù)。這一手術(shù)同樣屬于微創(chuàng)手術(shù),用于降低房顫患者由血栓栓塞引發(fā)長(zhǎng)期殘疾或死亡的風(fēng)險(xiǎn)。而目前經(jīng)過(guò)臨床驗(yàn)證并成功引入國(guó)內(nèi)醫(yī)院的治療方案為 WATCHMAN 封堵器,但左心耳的形狀因人而異,在植入時(shí)需要對(duì)患者的左心耳的形態(tài)非常了解。在該手術(shù)中,醫(yī)生通過(guò)患者左心耳 CT 的精細(xì)掃描圖像,利用 3D 打印機(jī)將左心耳制作出封堵器模型,制定出個(gè)性化的手術(shù)方案。

  3D 打印在醫(yī)學(xué)應(yīng)用的第三階段是生物打印,利用身體組織溶液,采用噴墨技術(shù)直接打印器官,比如血管、神經(jīng)和皮膚等。這一生物工程應(yīng)用處于研發(fā)階段,尚未真正運(yùn)用于臨床領(lǐng)域。

  此外也有一些研究運(yùn)用3D 生物打印技術(shù),輔助醫(yī)生評(píng)估新藥物的療效,打印出來(lái)的組織能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)不同器官的藥物交互反應(yīng),以加快迭代速度。

  推廣的三大難點(diǎn)

  雖然仁濟(jì)醫(yī)院成功地在去年實(shí)施了3D打印手術(shù),但在一年多后也并沒(méi)有得到大規(guī)模的推廣。根據(jù) 3D 打印機(jī)廠商 FormLab CEO 陳亮宏的介紹,在醫(yī)院順利應(yīng)用 3D 打印進(jìn)行手術(shù),面臨的難點(diǎn)有三個(gè)。

  首先是設(shè)備技術(shù)尚未成熟,3D 打印設(shè)備要獲得引進(jìn)醫(yī)院的資質(zhì),一在產(chǎn)品精度上要有所保障,二是需要經(jīng)歷繁瑣的審核流程。

  醫(yī)療領(lǐng)域容不得一絲差錯(cuò),而目前 3D 打印技術(shù)的成熟度還不夠完善,精細(xì)度能達(dá)到手術(shù)級(jí)別的 3D 打印廠商更是少之又少。而通過(guò) ISO 申請(qǐng)的過(guò)程少則一年,多則數(shù)年,繁瑣的政策審核流程無(wú)疑讓技術(shù)的普及應(yīng)用帶來(lái)了滯后。

  以 FormLab 旗下的牙科材料 Dental SG 樹(shù)脂為例,為了防止產(chǎn)品產(chǎn)生排異性,3D打印材料需要通過(guò) ISO 的質(zhì)量體系認(rèn)證,確保產(chǎn)品的生物相容性后方可使用。齒科材料尚且如此,更不要論植入體內(nèi)的3D打印材料了。

  其次是醫(yī)生的教育培訓(xùn)系統(tǒng)有待完善?!澳壳皩?duì)3D打印的手術(shù)培訓(xùn)還比較少,要得到大規(guī)模的傳播和應(yīng)用,離不開(kāi)醫(yī)生的專業(yè)教學(xué),現(xiàn)在醫(yī)院的 3D 打印技術(shù)還處于一種早期探討的狀態(tài)?!?/p>

  誠(chéng)然,姜還是老的辣,但富有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生已經(jīng)形成了自己的手術(shù)習(xí)慣,要讓他們接受相關(guān)的3D打印技術(shù)相對(duì)難度較大,而相對(duì)更有挑戰(zhàn)和創(chuàng)新精神的年輕人則尚不具備主刀的嘗試能力,這也給3D打印相關(guān)技術(shù)的推廣帶來(lái)困難。

  而究其背后的原因,主要在于目前 3D 打印廠商還沒(méi)有和醫(yī)院形成聯(lián)動(dòng),一同規(guī)范手術(shù)操作標(biāo)準(zhǔn)流程,研發(fā)培訓(xùn)內(nèi)容。對(duì) 3D 打印的手術(shù)方案研發(fā)僅停留于單個(gè)科室的“單打獨(dú)斗”,未能形成良性循環(huán)。

  第三個(gè)問(wèn)題在于要實(shí)現(xiàn)醫(yī)療領(lǐng)域的商業(yè)化,3D打印的閉環(huán)尚未形成。要引進(jìn)醫(yī)用的 3D 打印機(jī)同樣會(huì)帶來(lái)一筆不菲的開(kāi)支,醫(yī)院是否有開(kāi)放的心態(tài)愿意進(jìn)行嘗試,同樣也要面對(duì)資金的考驗(yàn)和觀念的洗禮。再者對(duì)于患者而言,傳統(tǒng)的保守療法也已經(jīng)比較成熟。新式手術(shù)由于定制化的特點(diǎn),成本較高且收費(fèi)昂貴,也給它的推廣帶來(lái)了阻礙。如何將醫(yī)生、患者和 3D 打印方案提供商以三方都能開(kāi)放接納的方式串聯(lián)起來(lái),也是未來(lái)醫(yī)院需要面對(duì)的重要議題。

  SmarTech Markets 發(fā)布的一份相關(guān)報(bào)告指出,醫(yī)療市場(chǎng)將占據(jù) 3D 打印近 37% 的產(chǎn)業(yè)比例,但目前在行業(yè)認(rèn)識(shí)、原料成本、材料兼容性及行業(yè)支持上依然存在阻力,使得目前 3D 打印的醫(yī)療應(yīng)用還只是見(jiàn)諸于報(bào)端的一些新鮮資訊。如果仁濟(jì)醫(yī)院的成功案例不再成為醫(yī)療界頭條,想必到那時(shí),3D 打印才會(huì)成為醫(yī)療領(lǐng)域的普遍治療手段。


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