北京大學(xué)第三醫(yī)院的手術(shù)不是孤例。近日，全球最大的骨科及醫(yī)療科技公司之一美國Stryker公司研制的3D打印后路腰椎間融合器已經(jīng)獲得美國藥品食品管理局（FDA）批準。這種椎間融合設(shè)備采用了專門為精準適配脊椎骨生長發(fā)和生物性固定設(shè)計的3D打印多孔鈦材料，可用于腰椎自體移植物／同種異體骨移植、修補性脊柱固定系統(tǒng)，如椎弓根釘、棒體、盤體。通過后部植入的方式，可大大提高脊柱治療的效果。

 

　　目前各大全球性醫(yī)療器械公司都推出了各自的3D打印骨科植入物產(chǎn)品（圖7）。FDA已批準了85個3D打印骨科植入物，包括Skryker、Zimmer等提供骨科植入物的3D打印解決方案的醫(yī)療器械企業(yè)。4WEB Medical公司已獲得FDA批準的脊柱側(cè)桁植入物、足踝桁架植入物、ALIF前路脊柱桁架系統(tǒng)。能提供強有力的力學(xué)支撐，保證修正的完整性。3D打印植入物的拓撲結(jié)構(gòu)可以促進骨結(jié)合并加速愈合。3D技術(shù)使金屬表面定制化微孔結(jié)構(gòu)，有利于宿主周圍骨細胞長入，實現(xiàn)骨性整合。

圖7 3D打印公司典型的產(chǎn)品

 

　　未來還有可能開發(fā)出具有生物活性的可吸收材料。歐洲的RESTORATION研究項目開發(fā)的可吸收生物陶瓷材料，已經(jīng)可以應(yīng)用于下頜骨、脊椎和膝蓋等位置的3D打印，這些陶瓷有希望開發(fā)成為生物活性材料，這意味著它們可以被人體充分吸收。

 

　　2014年以后，3D打印骨科植入物在中國相關(guān)專利技術(shù)領(lǐng)域數(shù)量整體增加明顯。其中醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的專利數(shù)量最多，2014年為26個，2015年為61個，2016年截至7月份就達到了59個。

 

　　3D打印支架

 

　　氣管支架和血管支架是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要器械。它們能支撐病人體內(nèi)氣管和血管結(jié)構(gòu)，改善其生理性能。理想的氣管支架應(yīng)容易置入和取出，有著良好的強度、組織相容性和擴張性能。

 

　　3D打印的高度定制性使其在氣血管支架制備領(lǐng)域表現(xiàn)良好。3D打印氣管夾板已被用于治療先天性呼吸疾病——支氣管軟化癥（TBM）中。2013年，來自美國CSMott兒童醫(yī)院的兒科耳鼻喉科醫(yī)生Glenn Green聯(lián)手密歇根大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授及首席研究員Scott Hollister，利用EOS 3D打印機和一種聚己內(nèi)酯（PCL）生物材料打印出夾板（圖8），成功為一位少女進行了氣管支氣管軟化癥治療手術(shù)。

圖8 氣管支架夾板工作示意

 

　　這種夾板使用的PCL材料不易腐蝕和再吸收，同時也具有相當?shù)捻g性，恰好滿足了人工氣管支架的工作要求。3D打印在制造夾板的過程中，起到了個性化、高度自動化和提高效率的作用，它的多孔結(jié)構(gòu)可以隨患者氣道的成熟而擴張。為病人建立一個正確的氣管夾板，醫(yī)療小組首先必須獲得核磁共振和掃描，以建立一個精確的三維模型（圖9）。使用這些三維模型數(shù)據(jù)，該小組為患者打印了一個量身定制的夾板，該設(shè)計高度兼容，多孔相互連通的空間可以隨著氣道成熟以后繼續(xù)擴張，在手術(shù)結(jié)束后，女孩的夾板已經(jīng)可以支撐氣管，并開始正常工作。

圖9 氣管支架模型圖