打印生命

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  【编辑留言】使不可能变为可能,佳能平面打印机因3D打印技术而成为现实。现在,这只科技之手正伸向医学领域,3D打印器官有望拯救无数人的生命。
  1976年,IBM公司生产了世界上第一台喷墨打印机。从此,人们可以随心所欲的控制每一滴墨水在纸张上的位置。3D打印技术正是在这一原理的基础上开发出来的,只不过打印机的墨盒里不再是墨水,而是液体或粉末状的打印材料。通过计算机的精确控制,打印材料一层层的叠加起来,最终把蓝图变成实物,这就是3D打印技术了。
  根据图纸和墨盒中打印材质的不同,石墨和木浆可以打印出铅笔、金属粉末可以打印出汽车、糖和面粉可以打印出面包……如果在墨盒中填满活的细胞,又以人体作为图纸,3D打印将给医学带来怎样的变革?
  填补生命的缺憾
  中国有70万人患有先天性小耳畸形,由于先天残缺,多数患者需要佩戴塑胶假耳遮羞,只有部分患者可以通过全耳再造手术弥补缺憾。但这一手术的价格不菲,而且需要割取患者一段肋骨软骨作为移植素材,所以普及率不高。
  全耳再造手术最困难的是将移植后的软骨塑造出自然的外耳形状,即便是一位经验丰富的妙手仁医,在手术室里至少也要耗费6个小时才能完成手术,还不能保证手术一次成功。但是,随着医学领域引进3D打印技术,医生只要打印出与患者耳朵相似的模型,就可以进行有效的安装与摘除。这不但节省了手术时间,还能保证手术的成功率。
  那么3D打印是怎样完成的呢?首先,医生需要为患者另一只健全的耳朵拍摄CT片,目的是获取耳朵软骨的各项数据,然后将耳朵“切”成无数个“小片”,每一个“小片”都是一张平面透视片。依照这些透视片图纸,3D打印机一层层的打印,并将它们叠加成一个完整的耳朵模型。
  目前,我国医学上的“全耳再造”,正是通过3D打印机的辅助,手术由原来的6小时缩短到1个多小时,手术门槛大幅降低,让更多患者受益。
  1︰1时代
  3D打印技术可以让图纸变成现实,更神奇的是可以1︰1复制出任何物体。
  手术室里,每个病人需要的“配件”都要个性化定制。医用3D打印机的设计图就是患者的CT片,医生只要根据患者的自身情况,对打印图纸进行修整优化,就可以制作出健康的新器官。
  3D打印人造器官的实现,有赖于生物材料和干细胞移植等技术的成熟应用。很多人造器官都是先用生物材料打出模型,然后在此基础上植入人体干细胞进行培养,让需要的人体“零部件”形成组织,并具备活体功能。这项技术已经在上海的生物实验室中成为现实。
  在所有骨科手术中,骨盆肿瘤手术可以说是医生的毕业大考,难度就在于手术的速度要快、下刀要准,而且切除必须干净。在过去的骨科手术中,医生只能凭借经验,想象刀下的景象,只要一点犹豫或失误,就会引来不堪设想的后果。自从有了3D打印技术,医生可以在手术前打印出一个与患者体内一模一样的材料骨盆。在这个高仿骨盆上,医生可以直观的观察肿瘤,还能模拟切除,为正式手术积累经验。
  3D打印技术不但可以为医生提供参照物,还能直接植入人体,代替病态组织。2012年2月,世界首例3D打印的下颌骨移植手术宣布成功,接受移植的是一位80多岁高龄妇女。现在,这位患者已经可以正常的进食和说话了。
  器官的素材库
  2012年5月,美国医学研究所的外科医生安东尼·阿塔拉在演讲时,当众打印出一颗人体肾脏,这个人造器官与真实肾脏几乎没有区别。阿塔拉医生一举成名,而器官打印技术也跨出实验室的大门,正式迈进民用领域。
  其实,3D打印技术的医学应用不仅局限在全耳再造手术上,如今的外科、口腔科、眼科等,都在使用3D打印治愈患者,比如修复颅骨、重塑颧骨、修复皮肤等。
  同样是去年,我国在3D打印技术上也取得了显著成果。研究人员在动物体实验中,成功的将金属骨骼植入兔子体内。在术后的康复过程中,研究人员意外发现,金属骨骼的空隙里塞满了动物的骨细胞,使动物组织跟金属结合得更加紧密。这意味着,或许人类也能植入这样的金属骨骼。届时,3D打印的金属骨骼与人体的自然骨骼完美融合,拥有一身铜皮铁骨就不再是功夫迷们的梦想了。
  器官移植之所以难以操作是因为存在排斥现象,而打印器官则可以避免这一问题,因为打印的原料都源于患者自身。用正常部位收集和培养的细胞作为新器官的原料,不但不会出现排斥,还能迅速的实现器官功能。随着3D打印技术的成熟,人体器官再造或成为现实。到时,人们将不必再为命在旦夕,却无器官移植而烦恼了。
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