【3D打印高端演講】北京工業(yè)大學激光工程學院教授陳繼民：數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術的應用

【導讀】 在6月下旬，世界3d打印大會在青島舉行。南極熊3D打印網也到了現(xiàn)場進行了大量的報道，詳情請看南極熊報道 http://www.dddyin.com/forum-103-1.html 。南極熊作為一個3d打印的專業(yè)媒體平臺，一直致力于推動中國3D打印行業(yè)的發(fā)展。希望下面的一些內容對大家有所啟發(fā)。
張人佶：再一次用掌聲感謝徐銘恩教授。下一個是陳繼民教授，他是北京工業(yè)大學激光工程學院的教授。   

    陳繼民：大家上午好。我今天給大家講的是數(shù)字化醫(yī)療3D打印技術的應用，主要是有以下幾個。因為我們知道3D打印本身適合于個性化的，在個性化有幾個方面，一個是航空航天的領域，還有就是文化創(chuàng)意領域，以及生物醫(yī)療領域。在這塊，因為北京市科委也是根據(jù)國家總體的戰(zhàn)略，我們重點做了以下三個方面的工作。

    一個方面就是屬于三航領域，這個領域是由我們的王華民（音）教授在北航牽頭來做。另外一項工作就是作為醫(yī)療健康領域，這塊是由我們北京工業(yè)大學牽頭來做。另外還有一個屬于文化創(chuàng)意領域，是另外一家單位在做。

    我們做的生物醫(yī)療領域，從簡單到復雜來說應該分成這么幾個層次。離人體越近的要求越高，相對來說遠一點的簡單，并且比較容易實現(xiàn)。比如說3D打印人體的模型，咱們在做實驗的過程中，或者是在做手術之前，為了降低手術風險，把這個模型打出來，這樣比純粹依靠現(xiàn)在的大夫，依靠CT圖片、圖像做手術相對來說比較直觀，或者在手術之前做一些規(guī)劃。

    另外一塊，離人體更近一步的就是做手術過程中有一些醫(yī)療的輔助工具，這個地方就需要用到一些導板。這是一個例子，種植牙的時候要把牙齒種進去，為了種得比較準確，現(xiàn)在打一個導板，導板出來以后這個牙齒能夠非常準確的植進去。另外一塊是更深層的，裝到人體里面去了，這一塊需要更高的技術含量。但是相對來說應用目前來說還有一定的距離。還有一個層次就是剛才很多教授介紹的，要做一些組織支架、器官打印。

    我們現(xiàn)在醫(yī)療上要進行打印，實際上涉及到很多方面，其中一個就是我們說的材料。材料在使用的過程中，根據(jù)你的用途，有的用樹脂，有的用粉末，有的用金屬。這一塊材料在做種植體的過程中，表面要有一層生物活性材料，再噴上去。另外一個，除了材料以外，還要有一些控制技術，這個控制技術當然包括一些設備和成套的關鍵零部件。此外，還有一個軟件。這三個方面的環(huán)節(jié)缺一個都不行。

    我們想講的就是目前3D打印在醫(yī)療上面到底有多大的市場空間。這個地方有個數(shù)據(jù)，這是2012年的數(shù)據(jù)，我相信對目前3D打印熱心的企業(yè)家比較感興趣，因為他們現(xiàn)在覺得忽悠的成分比較多，覺得做3D打印并不賺錢，但實際上2012年的數(shù)據(jù)說終止牙這一個領域，種一個牙在我們國內大概是25萬顆，臺灣地區(qū)只有25萬顆，韓國數(shù)據(jù)是100萬顆。種一顆牙，好像現(xiàn)在便宜的也要1萬塊錢一個，這個實際上就是一個巨大的市場空間。傳統(tǒng)的方法來進行種植牙的話，全靠醫(yī)生的經驗來種，很容易出現(xiàn)把牙齒種歪的情況。種歪的時候作為病人來說可能并不知道，但實際上在長期的使用過程中，牙齒就會產生松動、脫落，就有一定的潛在風險。

    還有一項，如果我們采用導板的技術，其實這個導板技術實現(xiàn)起來比較簡單，就是這么一個簡單的形狀。借助這么一個簡單打印出來的形狀，就很容易把這個牙種得很精確。對病人來說，他的花費并不會增加太多。

    還有一個比較廣闊的空間，比如說醫(yī)生在做手術的過程中，我們知道做加工的時候需要一個假具，其實人體在做實驗的時候也是一樣需要一個假具，這就是在做輔助器械這一塊有非常大的市場空間。在這個地方，我們想介紹的是我們開展的一項工作，這項工作就是在治療腫瘤上的一個3D打印應用。這一塊是國內最先提出來的，并且目前已經在醫(yī)院里面做了一些臨床實驗，目前申報的就是一個醫(yī)療許可證。我們知道腫瘤一般來說就是幾種方案，手術、放療、化療、中藥、生物等等。目前放療、化療應該說是最常用的，我們這個地方用的是一種內放療，跟外放療不太一樣的地方就是要把放射性的粒子植入到腫瘤體里面去，不像目前外放療的方法，對人體的正常組織不會有這么大的副作用。我們現(xiàn)在一個放療下來，基本上癌細胞殺死的同時，人本身也被殺得差不多了。如果我們采用這種內放療，把放射性的直接植入到腫瘤體里面，只殺腫瘤，而不殺正常的組織。這種方法早就有人提出來，但是現(xiàn)在的問題是怎么樣能夠根據(jù)腫瘤的大小和形狀把這樣一顆顆的粒子植入進去。因為本身粒子殺死癌細胞的空間范圍是有限的，我們要做一個規(guī)劃，根據(jù)每個人腫瘤大小形狀不一樣，我要植多少顆粒子進去。這個應該比較容易實現(xiàn)，但是問題就在腫瘤是一個三維的東西，而且我們怎么樣把這一顆顆的粒子精確的按照前面的設計植進去，這套方案不太容易實現(xiàn)。這套方案實際上在國外也有，只不過這套方案相對來說太復雜，而且本身成本也太貴，國內在引入這項技術的同時，由于整個配套系統(tǒng)比較難掌握，所以國內在治療腫瘤的效果并不是太好。

    如果想把這個粒子精確的按照我們的需要植進去，能夠真正像理論模擬的那么好的話，那么這個腫瘤治療效果應該是很好的。我們提出來用3D打印的方法來進行植入，怎么進行3D打印呢？首先我們根據(jù)腫瘤的一般做CT掃描的圖片，或者核磁共振的二維圖進行重構，我們在上面進行一些設計，把這么一顆顆的粒子排布到腫瘤體里面去。接下來的問題就是我們要做一個導板，這個導板就是根據(jù)我們前面的設計，因為我們在做植入手術的時候都是一些微創(chuàng)的方法，所謂微創(chuàng)就是把一顆顆的腫瘤按照針，沿著這個方向給它穿刺進去以后，把腫瘤放在那個位置。把這個打印出來以后，我們在手術的過程中一顆顆的針插進去就可以達到我們前面講的效果。這一塊我們植入進去以后，完全可以達到前面設計的要求，這樣做出來的效果就非常好。這是一個例子，經過粒子植入以后，這么大的一塊腫瘤基本上都不見了，剩下的都是那些粒子，粒子慢慢消失。這一塊效果應該是得到了同行的認可。

    與此同時，我們做這項工作的時候也自己開發(fā)了一項自己用來3D打印的機器。作為醫(yī)生來說，我設計好以后馬上可以打出來。

    目前主要的問題其實應不是技術上的障礙，因為我們做臨床實驗效果也比較好。現(xiàn)在問題就是要臨床取證，這是一個問題。另外一個問題就是設計人員，他要對醫(yī)生非常了解，同時對工程打印這一塊也要比較清楚，所以這一塊相對來說可能缺乏。還有就是我們要做這一塊工作的話，它要涉及到各個方面，比如說我們打印要醫(yī)用的導板，目前來說我們都是用國外進口的材料，還有裝備、軟件等等一系列的問題。

    因為時間關系，我就不多說了，謝謝大家。