3D打印在醫(yī)療：可能我們以后再也不需要活體器官了

還記得《十二生肖》嗎？成龍大爺戴著手套摸了一把鼠首，就完成了對(duì)其數(shù)據(jù)的掃描。然后通過(guò)計(jì)算機(jī)建模，分分鐘就完成了一個(gè)復(fù)制品。

如果說(shuō)在電影上映的2012年，這項(xiàng)3D打印的情節(jié)對(duì)現(xiàn)實(shí)來(lái)說(shuō)還有相當(dāng)?shù)目苹贸煞值脑?，那到了今天，它早已不再是什么新鮮事了。簡(jiǎn)單的3D打印早已成為了孩子們的玩具。

而在產(chǎn)業(yè)層面，3D打印的應(yīng)用范圍則更廣，汽車、軍艦甚至是房子都可以打印出來(lái)。再比如我們上次介紹過(guò)的，用3D打印肉制品。

作為能緊跟前沿技術(shù)的行業(yè)，醫(yī)療自然也不會(huì)放過(guò)這個(gè)風(fēng)口。到今天，醫(yī)療行業(yè)已經(jīng)初步形成了從醫(yī)療器械、器官到手術(shù)等全方位的3D系列產(chǎn)品和應(yīng)用。

那么其應(yīng)用現(xiàn)狀面貌究竟如何，又有哪些問(wèn)題尚待解決？

炒得這么火，3D打印都能干啥？

如果要問(wèn)3D打印在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用廣的是什么，那自然要數(shù)肢體和器官打印。

在人的身體上，可替換度高的自然當(dāng)屬肢體、牙齒等。這些部位的主要功用輔助人的行動(dòng)和生活，功能單一，所以結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。并且，四肢的殘缺理論上來(lái)說(shuō)幾乎不會(huì)對(duì)人的壽命造成明顯的影響。因此，義肢、假牙很普遍，而3D打印技術(shù)一旦出現(xiàn)，其自然也被迅速應(yīng)用到這個(gè)領(lǐng)域中來(lái)。

目前在生活中，3D打印義肢技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并得到了廣泛應(yīng)用。英格蘭一位女童裝上了3D手掌，一位農(nóng)民工則裝上了一塊頭蓋骨，甚至澳大利亞公司CSIRO可以為病人量身定做鈦制的胸骨和肋骨，從而為其打造一個(gè)3D胸腔。

而近的一項(xiàng)研究也讓我們看到了AI和3D打印結(jié)合的可能性。加州大學(xué)伯克利分校和舒利韋爾牙科實(shí)驗(yàn)室的一組研究人員建立了一個(gè)通用對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)( GAN )，自動(dòng)生成新的牙冠設(shè)計(jì)。它根據(jù)缺失牙齒的掃描來(lái)預(yù)測(cè)新牙冠的形狀。首先，掃描下頜缺失牙齒的一側(cè)以產(chǎn)生2D圖像。接下來(lái)，也掃描鉗口的相對(duì)側(cè)。GAN了解缺失牙齒所在間隙的距離，并在3D中使用新的牙冠設(shè)計(jì)填充該間隙。

由此可以預(yù)料的是，利用GAN建模的性，未來(lái)的3D打印也將會(huì)更加符合人的生理特征和功能指向。比如可以更好地解決接受腔的問(wèn)題，從而令假肢的安裝更加舒適。

如果說(shuō)打印肢體、牙齒等是easy級(jí)的話，那么，3D打印器官可能就是hard級(jí)。而相關(guān)的研究也正在有條不紊地展開。

3D打印器官之所以存在困難，是因?yàn)槠鋬?nèi)部有大量的血管，并且各個(gè)器官的組織構(gòu)成也不一樣。比如大腦主要由大量的神經(jīng)組織構(gòu)成，要實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)組織的打印和培養(yǎng)目前還是存在較大的技術(shù)困難的。

不過(guò)可喜的是，目前已經(jīng)有3D肝臟被打印出來(lái)，并且成功存活。美國(guó)生物科技公司Organovo就曾經(jīng)利用細(xì)胞3D打印技術(shù)，在細(xì)胞培養(yǎng)基座中打印出肝臟所需的細(xì)胞組織。經(jīng)過(guò)在器皿中的培養(yǎng)，就可以生長(zhǎng)為正常形狀的肝臟并移植到人體。只不過(guò)，這個(gè)肝臟的細(xì)胞在經(jīng)過(guò)打印后會(huì)失去活性，變成死細(xì)胞。

除了肝臟之外，腎臟、胰臟等器官也在研究當(dāng)中。研究者們普遍認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)真正功能健全、可移植的3D打印器官，至少還需要10年的時(shí)間。對(duì)于人體器官移植發(fā)展來(lái)講，10年的時(shí)間不算長(zhǎng)，但也不短。一旦這項(xiàng)技術(shù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，其帶來(lái)的改變將是革命性的：亟待手術(shù)的人們將不必因?yàn)榈炔坏交铙w器官而絕望地死去，器官也將成為可以批量生產(chǎn)的商品。對(duì)解決活體器官短缺、延長(zhǎng)人類壽命，甚至是產(chǎn)生新的器官供應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈，都將帶來(lái)積極的影響。

手術(shù)可以重來(lái)：從“一次性”到“重復(fù)性”

3D打印另一項(xiàng)在醫(yī)療領(lǐng)域擁有優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用則是輔助手術(shù)。

手術(shù)是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性很高的工作，尤其是對(duì)內(nèi)臟等人體內(nèi)部器官組織的手術(shù)處理。千百年來(lái)，醫(yī)生們孜孜不倦地追求著如何提高手術(shù)成功率、改善患者的生命質(zhì)量。

初在沒(méi)有任何可視的醫(yī)療設(shè)備的時(shí)候，醫(yī)生們判斷某一部位有問(wèn)題的話，只能先打開身體，然后探索著尋找病變的位置，再實(shí)施手術(shù)。這個(gè)過(guò)程中醫(yī)生則主要依靠自身累計(jì)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行定位。但人體是各異的，在后來(lái)儀器、電子設(shè)備的加持下，醫(yī)生們?cè)谧鍪中g(shù)之前通過(guò)技術(shù)手段就可以確定病灶，手術(shù)的精確性又相比經(jīng)驗(yàn)手段大大提高。

無(wú)論是初的“單刀直入”還是可視化的設(shè)備加持，手術(shù)有一個(gè)明顯的特征：一次性。

而3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，手術(shù)操作開始具備了另一個(gè)特征：重復(fù)性。

芝加哥西北社區(qū)醫(yī)療的外科醫(yī)生近就為一位腦瘤患者做了手術(shù)，利的正是3D技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，大腦的細(xì)節(jié)是無(wú)法用肉眼來(lái)看到的，這為腦瘤的摘除增添了許多風(fēng)險(xiǎn)。而通過(guò)對(duì)大腦的掃描，確定腫瘤位置之后，醫(yī)生們建立了一個(gè)3D的大腦病患模型。那么，通過(guò)這個(gè)模型醫(yī)生們可以看到除了腫瘤之外的大腦的其他區(qū)域，對(duì)整個(gè)手術(shù)的區(qū)域了如指掌。重要的是，通過(guò)腦部模型的構(gòu)建，他們可以在真正的手術(shù)之前展開多次模擬訓(xùn)練，以應(yīng)對(duì)任何可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，同時(shí)避免觸碰到可能會(huì)被意外傷害的腦部健康區(qū)域。

我國(guó)在3D打印應(yīng)用在手術(shù)方面也取得了技術(shù)的突破。上個(gè)月，南京醫(yī)科大學(xué)二附院心血管中心就利用3D打印心臟的技術(shù)，復(fù)制了一位心臟病患者的心臟，從而發(fā)現(xiàn)了其心臟中復(fù)雜的血管構(gòu)造，并通過(guò)模擬不同的手術(shù)手段，終制定出了佳的手術(shù)方案，并順利進(jìn)行。

那么，當(dāng)手術(shù)從“一錘定音”變成了可反復(fù)試驗(yàn)的醫(yī)療手段，無(wú)疑將大大提高手術(shù)成功率，降低風(fēng)險(xiǎn)。而在另一方面，通過(guò)對(duì)手術(shù)過(guò)程的重復(fù)性模擬，也會(huì)增加醫(yī)生們的操作熟練度，手術(shù)的時(shí)間會(huì)被大大縮短，患者也將避免遭受更長(zhǎng)時(shí)間的手術(shù)痛苦。

越過(guò)山丘，還需要迎風(fēng)而行

除此之外，3D打印技術(shù)甚至還會(huì)用到制藥行業(yè)中去，實(shí)現(xiàn)患者按需打印藥物的可能；制作康復(fù)器械如矯正鞋墊、助聽器；打印植入物如骨骼等?？梢哉f(shuō)3D打印技術(shù)正在全方位地影響著醫(yī)療行業(yè)的走向。

但是3D醫(yī)療也并非完美無(wú)缺，目前其推廣仍然面臨的幾個(gè)問(wèn)題。

1. 材料問(wèn)題。在以往的手術(shù)案例中往往會(huì)出現(xiàn)體內(nèi)植入物出現(xiàn)問(wèn)題而讓患者遭受二次痛苦的情況，或是植入物有問(wèn)題，或是植入物對(duì)人體造成了傷害。那么，3D打印技術(shù)作為一種新興技術(shù)，其也必然要考慮到這個(gè)問(wèn)題。如果只是方便打印，那對(duì)它來(lái)說(shuō)價(jià)值可能有點(diǎn)小。其如果能探索出更適合人體的材料，也將成為影響技術(shù)命運(yùn)的重要一環(huán)。

2. 商業(yè)化推廣問(wèn)題。一項(xiàng)技術(shù)如果只是花瓶，那它的命運(yùn)必然是長(zhǎng)久不了的。那么，對(duì)3D打印來(lái)說(shuō)，其目前仍然存在于一些資金實(shí)力較強(qiáng)的醫(yī)院里。市面上普通的3D打印設(shè)備動(dòng)輒幾十萬(wàn)，醫(yī)院這種對(duì)精度要求較高的領(lǐng)域設(shè)備成本則更高。比如醫(yī)療對(duì)3D打印的精度的要求，日本一家廠商打印的3D肝臟上面的血管都清晰可見，達(dá)到這樣精度的設(shè)備，一般醫(yī)院難以承受。所以，加強(qiáng)技術(shù)的研發(fā)，降低設(shè)備成本，才可能是其快速下沉推廣的關(guān)鍵因素。

3. 打印器官的動(dòng)能性問(wèn)題。目前來(lái)說(shuō)，雖然通過(guò)細(xì)胞的疊加已經(jīng)可造出了短暫存活的肝臟，但能夠造出并不代表著其就擁有了肝臟運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。事實(shí)上，器皿這樣的環(huán)境與人體是無(wú)法相比的，因此藥理測(cè)試會(huì)存在差異性。另外，如何制造運(yùn)輸氧氣和營(yíng)養(yǎng)的血管仍然是一個(gè)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題不解決，細(xì)胞就無(wú)法長(zhǎng)期存活。此外，這種3D打印器官在未來(lái)也要面對(duì)人體排異的問(wèn)題。與目前的活體器官相比，其是會(huì)更好地適應(yīng)身體，還是不被接受？這些我們都不得而知。

而一旦涉及到器官，就會(huì)有人談?wù)搨惱韱?wèn)題。不過(guò)既然是為了更好地保存生命，這個(gè)問(wèn)題的爭(zhēng)議應(yīng)該不會(huì)特別激烈。

3D打印對(duì)醫(yī)療行業(yè)來(lái)說(shuō)仍然算得上是一個(gè)新生事物。我們發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)有一項(xiàng)新技術(shù)產(chǎn)生，醫(yī)療行業(yè)總是迫不及待地想要去嘗試。這一方面反映了醫(yī)療問(wèn)題的多樣性和復(fù)雜性，另一方面也體現(xiàn)了人類對(duì)生命的尊重和敬畏。而這份對(duì)生命的尊重，也會(huì)成為醫(yī)療從業(yè)者們用技術(shù)去越過(guò)山丘的不竭動(dòng)力。