电影《不可能的任务─失控国度》里,汤姆克鲁斯有一台3D变脸机器,要假扮成他人,都会利用3D打印出他人的面孔,现在这样的技术运用在医疗上,提供“定制化”医疗,把不可能变可能。
3D打印技术改变了陈同学的一生。今年19岁的陈同学因左下肢先天性复杂畸型,无法跟正常人一样走路;去年,大陆医疗团队透过3D打印技术,专门设计一套手术方法进行矫正手术,历经3次手术,终于可以跟正常人一样走路。
3D打印权威、上海交通大学医学院附属第九人民医院终身教授戴克戎日前来台分享3D打印在医疗上的应用。他说,如果没有3D打印技术,陈同学这一生可能无法走路,最后只有截肢的命运。
这几年,3D打印技术愈来愈成熟,成为许多难以医治疾病患者的救命恩人。
看著杰克在蓝球场下跳跃、奔驰,很难想像他曾被医师宣判活不过5岁。今年20岁的他,刚出生不久就发现膀胱有严重缺陷,医师告诉他父母,3岁时必须动手术,不然只能活到5~6岁。3岁时,医师告诉杰克父母可用3D打印技术,但不保证可以成功。
杰克手术相当成功,他的救命恩人不只是医师的巧手,还有一台3D打印机。工研院雷射与基层制造科技中心主任曹芳海表示,这几年,3D打印在医疗上,有很大的突破,美国食药管理局继去年通过3D打印的人造植入脊椎后,又核淮3D打印药品,开启未来3D打印的无限商机,也势必为医疗技术带来大幅跃进。
据外电报导,美国去年8月核淮的首项3D打印制造的口服药,是用来治疗癫痫的口服药Spritam,目前己经可以正式量产。研发该药的厂商Aprecia表示,该药品运用3D打印层层叠起的特殊结构,使其较传统药丸更易分解被人体吸收,也较传统制程下的药丸还小,更易吞服。
医师表示,这对癫痫患者来说是一大福音,因为治疗癫痫用药通常都很大颗且不易吞服。3D打印药品一改过去病患需要咽下大颗难吞药丸的麻烦,也能使医生更精准且更自由的依病患所需剂量开药。
应用于术前仿真减少误差
事实上,3D打印近日在医疗发展上陆续有所突破,美国Goldstein团队已研发出运用3D打印修复气管伤口的技术,大幅减低过去气管手术的风险与失败率。曹芳海表示,3D打印实际应用在医疗,分为两大部分,一是针对目前医疗无法医治的疾病,另一个则是作为术前仿真减少误差。
曹芳海进一步指出,现在有愈来愈多医师,面对束手无策的疾病,经由3D打印技术让病患延长生命,如膀胱、心脏、气管等脏器。但用3D打印“印”出来的脏器,可以在人体里维持多久?目前还是个未知数。至目前为止,3D打印“印”出来的脏器,只能用于紧急“救命”之用。
在台湾,3D打印被广泛用于制造个人化的模型及手导板,让医师可以更精准地进行手术。曹芳海说,3D打印医疗最早应用于牙科,透过3D扫描建模做出植牙的手术导板,让植牙的位置可被准确定位;这几年民众所熟知的隐形牙套,也是以这套技术来制造。
目前国外已大量引进到整形外科与骨科,透过3D打印术前仿真、打造能准确执行手术的导板,甚至印出量身打造的人工骨,让患者成功变脸。不过国内还没有正式法规,来规范这些经由3D打印出来的医材在人体使用,医师必须把3D打印出的医材,再用法规上已准用的材料翻模,才能成为合法的植入物。
实现定制化医疗服务
目前国内只能利用3D打印术前仿真、打造能准确执行手术的导板,医师可以精准执行手术。日前北医运用3D打印技术做出病患下颚骨模型,仿真手术过程,完成口腔癌患者切除与重建手术,大幅缩短2小时手术时间。
北医附医口腔颚面外科主治医师吴家佑表示,现在很多癌症如脑癌、口腔癌、乳癌都已陆续运用3D打印技术手术或重建,让平面抽象的影像变成立体模型,让手术的精确性提高。
他强调,过去光用影像判断病人的状况,和实际手术打开病人口腔后会有落差,3D影像如同人体导航器,可以看到患者颅颜骨内的立体剖面,打印出患者所缺损的骨头大小,分毫不差,提供“定制化”的医疗服务。
3D打印技术也被视为外科手术的利器,曹芳海强调,对于病情复杂或需要矫正骨头的手术,在非紧急的情况下,3D打印定制化的术前规画,可使大伤口手术变成微创手术,节省手术时间,进而增进手术成功率。
吴家佑指出,有3D打印技术辅助,能先做出拟真患部的立体模型,让医师进行手术预演,根据仿真结果做出手术的切除导板,动刀时就能依据导板精准定位,切除必要的部分达到最好效果。
为等待移植手术的病患带来希望
虽然目前国内并未核淮3D打印技术“印”出来的医材,可以应用在患者身上,但曹芳海相信,未来3D打印将在医疗上扮演相当重要的角色。目前3D打印制造骨头、血管、皮肤、眼球、牙齿甚至肾脏皆在临床实验阶段,预计将能为亟需器官移植的患者带来希望。
美国威克林大学(Wake Forest)再生医学研究中心主任阿塔拉(Anthony Atala)2011年在一场TED演讲,现场秀出3D打印的“肾脏”,表示器官移植,手术本身不难,“唯一要克服的技术障碍,就是确保人工组织正常运作”。
他说,未来从处理细胞、制作架构、组织,都有专门企业负责。医生只要把电脑断层结果、组织样本寄过去,一周后就会收到印好的器官,随时可以帮病患移植。阿塔拉相信,未来3D生物打印产业会像电脑业一样成熟分工。
过去,器官移植总是漫长的等待。有了3D打印技术后,以后只要电脑断层扫描扫过病人身体,就可以用3D打印制造,精准复制适合的尺寸,交给定制化打印生产,在3D打印机的喷射堆叠下,一个月内即可交货。