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    黄文华:医学3D打印技术平台的建立及应用

    2019-11-05来源:南极熊

      2019年9月19-21日,IAME中国(西安)国际3D打印博览会暨高峰论坛在西安高新国际会议中心举办。2019IAME旨在搭建增材制造(3D打印)科技创新的开放合作共享交流平台,汇聚全球顶尖的增材制造(3D打印)领域成果及人才,促进行业各环节、产业链的衔接融合,在“增材制造技术与生物医疗论坛”上,南方医科大学教授黄文华做了主题是《医学3D打印技术平台的建立及应用》的报告。

      医学3D打印技术平台的建立及应用

      根据现场速记整理的内容:

      3D打印平台的建立和应用,总结起来大致有几个方面,首先是模型的打印,模型打印有教学模型、病理模型,打印后有支具的生产和外科导板,我们要进行金属打印和组织工程支架和组织器官打印,我们希望缺了一个器官就能打印出来一个器官,希望最后发展到细胞组织方面的打印。

      无论是国家层面还是各个省的层面,都下了很大的力度来支持3D打印。一些人说3D打印是第三次工业革命的核心技术之一,在很多领域都得到了很好的应用,包括飞行器、汽车等方面,在医疗领域里面占了15%。它有很多的优势,比如复杂结构的制造,包括高度的解剖匹配,实现个性化的定制,所以它具有强大的医疗产业的推动效应,也吸引了这么多的企业来投资。在医学方面的应用有很多的优势,比如可以打印出来的模型做手术的规划,实现精准医,还可以进行术前的模拟训练及临床教学,实现医患沟通,解决信息不对称的问题,还有一些疑难病例可以打印下来永久的保存。

      3D打印盆骨脊柱模型

      背景

      医学3D打印是一个技术群,需要多学科跨领域的合作。在医学方面的应用主要涉及到人体结构,刚才裴院长说到了数字医学、数字骨科,因为要进行图像的处理、分割、重建等,都涉及到数字医学方面的知识。植入到人体里面去或者有一些固定的结构,力学的性质很重要。有一些地方放进去一段时间可能裂了,或者就不行了,所以力学的性质也很重要,还有组织工程。最后要打印细胞,植入到人体,组织工程的是非常非常重要的。

      南方医科大学国家重点学科整体围绕临床应用进行研究,临床应用解剖学研究,医学生物力学研究,数字医学与3D打印新技术和组织工程研究,钟院士大家都比较熟悉,他每天都在工作,对解剖方面的人体结构,大家看到这些标本或者工艺品,对临床非常有必要的教育模型也好,很多做3D打印的企业,如果你能够把这些打印出来,有很多效益点在里面。这是我们做的人体,最后能够做到这样,有很多这样的图片我就不一一展示了。包括心脏的部分,还有骨盆和血管之间的关系,欢迎大家有机会到我们南方医科大学参观指导,我们有世界三大人体博物馆之一,在铸型标本方面确实是世界第一。在生物力学方面我们有了很久的积累,比如《严重性寰枢推脱位合并四肢瘫新术式研究》,我们也取得了一系列的科技成果。这是数字医学方面的积累,包括组织工程的积累。

      南方医科大学第三附属医院3D打印人工椎体植入手术

      应用

      这种情况下我们建立了3D打印技术研究所,我们在1999年就开始做,那时候还不叫3D打印,叫做快速成型。我们现在成立了3D打印技术研究所,有116台3D打印机,最先进的设备我们都有,有很多的博士后,跟各个方面的合作,这个平台从检测、设计到研发、到临床应用、到推广、到培训,做了一系列的工作。这是我们做出来的一些,像刚才那么漂亮的标本,那个标本做的时候有一个新鲜的尸体来灌注,最后形成的,而现在显然不可能再有这样的过程,再有那么新鲜的尸体。现在利用3D打印的方法打印出来标本用在教学上面是很多的,这是我们面对学生的教学,还有术前的规划,我们在国家自然基金的支持下,做了3D打印的一些手术规划,这些大家平时涉及到的比较多。

      2013年2月13日,国家中央电视台新闻联播专门报道了南方医科大学3D打印跟腹腔镜技术结合做的手术。还有拇指再造,我们经过非常精细的一些设计,迅速的采集,包括3D打印,包括手术的规划,辅助医生做好没有手指造出一个手指出来。真正是在3D打印技术的辅助之下做出来了,我要申明一下,我们打印出来的手指不是接上去,是用辅助的方法来设计手术,而不是打印手指接上去,这个问题还是没有解决的。现在有一些报纸和记者问你怎么接上去的,怎么打印出来的手指,不是这样的,这些是从身上别的地方取一个共体来进行的,所以3D打印在临床上应用有很多的优势。

      3D打印人工椎体

      我们在广东省省科技计划指导下,也建立了支持中心,做了一些示范基地,在矫形器的设计方面做了一些工作。利用3D打印设计一个适合自己的又透气又轻便的还可以活动的,这些器械已经在临床上得以应用。像这些都是打印出来的一些假体的应用,在2017年团队也获得了国家的重大研发计划,做了一些功能方面的研究,现在这方面的研究进展很快。多孔结构的一些植入物具有很多的优势,目前在生物材料的研究,无论是合成还是检测都做了很多研究。在血管的打印和神经的打印方面做了一些前瞻性的探讨。

      我们在3D打印的辅助之下做的手术,我们从设计到手术的录入,在医疗方面的成果很多,也获得了很多的专利。3D打印在几个杂志中都有专栏,因为作为一个新的技术,医学3D打印做完以后不知道发到哪里去,开辟了几个专栏,同时跟很多基层3D打印有合作,建立了3D打印协会,参与了刘部长组织的一些标准制定,也承接了人社部对技术人才的一些培训,要求副高以上,每个班70个人,意味着每个省分一到两个指标。我们正在跟人社部说能不能扩大招生指标,或者多一点,包括住宿和吃饭都是由人社部掏钱。我们也办了不同的班,还要注意很多媒体的报告,像“打出真正的骨头”,真是语出惊人。这是我们在整形方面,韩国驻华大使专门介绍了韩国医药和我们的合作。

      在生物打印方面,其实这是非常复杂的,我们打印血管,植入到人体免疫的问题怎么解决,植入到人体很快会被免疫系统攻击,还有血管打印出来要舒张收缩,才能有它的功能。所以生物力学性质怎么来解决,到底要到用到什么时候,如果三天就要换一个血管显然是不科学的,我们怎么办?我们有一个想法,把自己的干细胞取出来以后,分化成内壁细胞,使最后这个细胞打印出来的组织是自身的组织,就解决了一个免疫的问题。整个的架构为医学的整个服务也获得了不少的奖,这是博物馆里面的一个部分展厅,专门是3D打印,将来为临床和教学、产业服务。

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