3D打印：手术台上一颗救命的稻草
喂，什玛特，拿吃的来!”在很多俄罗斯童话里，达官显贵都会这样招呼一个看不见的仆人，再用他凭空拿出来的面包、烤肉和格瓦斯招待宾客。但如果这些故事发生在现在，“什玛特”的工作很可能增加了一项新的内容：“喂，什玛特，拿一条新的胳膊来，治好我刚刚在战场上受的伤!”
3D打印为何成手术台上那颗救命的稻草?
这种科幻搬的场景如今已经成为现实，这得归功于3D打印技术的进步。目前，3D打印已经广泛应用于医疗行业，医生们通过3D打印制作人体某一部分的模型来辅助外科手术，或者为某些治疗过程提供引导、辅助，甚至直接在人体植入3D打印“人体器官”等等，都已成为现实。
3D打印的器官可用于战场疗伤(电影《辛亥革命》截图)
可以想象，未来某一天，我们的身体器官坏了，怎么办?掏出手机，扫一扫，输入电脑，链接3D打印机，分分钟打印出一个一模一样的替代品，植入我们的身体，我们的细胞能生长在其中，我们的血液能在其中流淌，甚至这些替代品能够与我们血肉相连……3D打印的定制化人体组织成功应用于手术，不仅解决了困扰世界医学领域许久的难题，更是让科幻片中的情景不再是梦。
3D打印帮助更多的医生降低了手术风险，让患者解除痛苦，突破了传统手术无法攻克的难题，似乎成了手术台上唯一救命的稻草。尽管3D打印在生物医学的应用属于起步阶段，但短短数年发展至今已有不少令人叹为观止的成果。
3D打印人体器官模型仅需要1小时
一、MIT新系统将MRI转化为可3D打印模型只需1小时
近日，麻省理工学院的研究人员与波士顿儿童医院的医生联合研发出一种利用3D打印技术打印心脏模型图的医学系统。这种系统可以在数小时内将MRI扫描数据转化成可3D打印的医疗模型。
3D打印心脏医疗模型
该系统以核磁共振成像为蓝本，只需扫描心脏的8个横截面轮廓，通过设计好的算法，一小时内就能打印好心脏模型，不必再像以前一样花费近10个小时且多次扫描。3D打印技术目前已应用于多种领域，使得科技向前迈进一大步。
我国首个3D打印人工髋关节获批准
二、我国首个3D打印人工髋关节获国家批准
近日，我国首个3D打印人体植入物——人工髋关节产品获得国家食品药品监督管理总局注册批准，该产品也是国际上首个通过临床验证后获得注册的3D打印人工髋关节假体。本次获得注册的人工髋关节产品属于三类骨科植入物是我国监管等级最高的医疗器械产品。
3D打印人工髋关节
曾主刀完成世界首例应用3D打印技术人工定制枢椎治疗寰枢椎恶性肿瘤的北京大学第三院骨科主任刘忠军坦言，此次审批注册成功，意味着3D打印植入物得到了认可，为同类产品获批开辟了先河。后续研制的同类产品也有望加速得到审批。该产品为患者提供了使用先进技术治疗病痛的有效手段，产品国产化后将打破国外产品对高端市场的垄断，大大降低价格，为患者节约大笔医疗支出。
3D打印钛合金胸肋骨拯救癌症患者
三、3D打印钛合金胸肋骨拯救癌症患者
近日，西班牙一家医院成功施行了首例3D打印钛合金胸肋骨植入手术，被治愈的是一名54岁的男子，他被诊断出胸壁肉瘤，这个恶性肿瘤的生长位置比较特殊，与他的胸肋骨部分长在了一起，为达到更好的治疗效果，西班牙萨拉曼卡大学医院的手术小组借助了3D打印技术。
3D打印钛合金胸肋骨结构
该团队首先通过高分辨率的CT扫描患者的胸腔，然后重建了一个包括肿瘤在内的模型，以便外科医生准备规划并尽量减少对患者的身体伤害。然后利用从病人身上获取的扫描数据创建了植入物的3D数字模型，然后再利用使用澳洲联邦科学与工业研究组织(CSIRO)在今年5月刚刚建立的Lab 22中的Arcam 3D打印机制作出了最终的成品。如今患者已经出院，身体状况良好。
纳米级微型制造技术：3D打印血管
四、纳米级微型制造技术新突破：3D打印血管
近日，欧盟支持的一个名为ArtiVasc 3D的研究项目有了新进展，该项目的目标是开发出一种全新的纳米级微型制造技术，用来制造含有血管的人造组织，一旦这个项目获得成功，就有可能与新陈代谢的组织相结合，共同制造出可实用的、能够创建出替代组织供人类使用的系统。
血管是整个技术的核心，也是软组织开发过程中最具挑战性的问题之一，因为它是为人造皮肤这样的多层组织提供营养的关键。只有具备了和真实血管一样的供养能力，人造组织才有可能进一步生成表皮和真皮之类的上层组织。目前科学家们在人体以外获得的这种多层组织厚度仅有200微米，但是一个完整的皮肤系统包括皮下组织，其厚度可以达到几毫米。
研究者们还表示，他们已经开发出了一整套的工具，能够灵活适应各种不同的材料、形状、和尺寸。此外，他们还利用现有皮肤模型相结合的方式，在一种新型的生物反应器中成功培养出了厚度高达12mm脂肪组织。
3D打印促成世界首例儿童双手移植
五、3D打印促成世界首例儿童双手移植手术
8岁美国男童Zion，在他两三岁的时候，遭遇了一场生死劫，由于细菌感染，导致他身体很多器官衰竭，威胁到了他的生命。作为一个两三岁的孩子，Zion失去了他的双手和膝盖，同时也失去了肾脏功能，不得不从妈妈Pattie Ray身上移植一个肾过去。但是这也意味着，Zion的余生都将伴随着抗排斥药物。
8岁美国男童Zion
辛运的是，来自宾法尼亚医学院的医生为其实施了双手移植手术。为了确保这次移植能够成功，医疗团队对他的前臂进行了详细的CT扫描。Levin博士和他的团队成员根据他们扫描的数据制作了3D打印样品。3D打印出来的样品的内部构造和Zion的手臂数据完全一样，这个精确测量3D打印模型手让医生得以确定捐赠者的肢体可以进行成功移植。
目前，Zion正在接受常规的专业治疗，以恢复手部的功能，并继续对任何可能的排斥迹象进行检测。这是世界第一例儿童双手移植手术，目前已获得巨大成功。
12岁男孩植入3D打印脊椎为全球首例
六、12岁男孩植入3D打印脊椎为全球首例
2014年8月份，北京大学研究团队成功在12岁男孩明浩身上植入了3D打印脊椎，这属全球首例。据了解，这位小男孩的脊椎在一次足球受伤之后长出了一颗恶性肿瘤。为了阻止癌细胞的扩展，医生不得不选择移除掉肿瘤所在的脊椎。不过这次的手术比较特殊的是，医生并未采用传统的脊椎移植手术，而是尝试先进的3D打印技术。
3D打印脊椎
研究人员表示，这种植入物可以跟现有骨骼非常好地结合起来，而且还能缩短病人的康复时间。不过这里需要提醒的是，这种3D脊椎不是所有人都能在家中打印出来的，因为其采用的原料是钛合金粉末，而这种粉末是不能直接注入到MakerBot等这样的3D打印机里使用。
由于植入的3D脊椎可以很好地跟周围的骨骼结合在一起，所以它并不需要太多的锚定。此外，研究人员还在上面设立了微孔洞，它能帮助骨骼在合金之间生长，换言之，植入进去的3D打印脊椎将跟原脊柱牢牢地生长在了一起，这也意味着未来不会发生松动的情况。
世界首例3D打印漏斗胸矫形手术
七、中国完成世界首例3D打印漏斗胸矫形手术
近日，唐都医院胸腔外科成功为一名复杂漏斗胸患者，使用3D打印钛合金钢板实施了胸骨抬举术，在漏斗胸矫形手术史上实现了重大突破，在国际上尚属首例。
18岁女孩夏玲
患者是一名来自山西的18岁女孩夏玲，今年她刚参加完高考。并以优异的成绩考上了重点医科大学的临床医学专业。然而，很不幸的是，小小年纪的她居然患上了严重的胸廓畸形，包括前胸壁重度漏斗胸、后脊柱S侧弯、左侧胸廓内凹、右侧胸廓外凸。
由于患者胸廓畸形程度比较严重，而且前2次手术均失败，传统的胸骨抬举术和矫形钢板无法达到理想的矫形效果。鉴于胸腔外科此前在3D打印技术方面积累了大量经验，所以决定使用3D打印技术为该患者制作一个个性化的矫形钢板。
在进行了一些列严密的准备工作之后，该院胸腔外科医师共同为夏玲实施了漏斗胸矫形手术，手术历时6个小时，畸形的胸骨被抬高了近5cm，患者及家属对矫形效果非常满意。该钢板完美贴合患者胸廓，且能够根据患者的胸廓大小自由伸缩，不仅实现了个人定制，同时克服了传统钢板对胸廓的限制作用，在钢板上增加了伸缩可调节结构。
英国男子切除左脸 3D打印重塑面部
八、英国男子因肿瘤切除左脸 3D打印重塑面部
2013年，英国《每日邮报》曾报道，英国60岁的埃里克·莫杰因恶性肿瘤被迫切除了整个左脸，吃饭喝水都极不方便。近日，医生为他重塑了面部，而重塑的过程主要是利用3D打印技术完成的。
英国男子埃里克·莫杰
四年前埃里克·莫杰被诊断出患有癌症，左侧脸颊长出了个网球大小的恶性肿瘤。但随着肿瘤被成功切除，埃里克不仅失去了左眼，左侧颧骨和大部分下颚骨也被切除，整个左脸留下了个大洞，只能借助喂管进食。
后来埃里克被引荐给在英国伦敦皇家医院拥有医师资格证书的牙医兼移植专家安德鲁·达乌德。达乌德医生利用3D打印技术帮埃里克重塑了他的左脸。现在埃里克看起来和正常人没什么区别，并且可以正常的喝水进食，说话也更清晰了。
3D打印何时能够“打印全身”?
九、3D打印制造人体器官 何时能够打印全身?
类似的案例还有很多，这里就不再逐一列举，看完上面的案例，相信我们对3D打印在医疗领域的应用已经有了一个大概的印象。于是有人发问，既然3D打印这么神奇，能够制造人体器官，是不是就意味着3D打印能够打印全身各个部位的器官呢?
3D打印制造人体器官
3D打印在医学领域的应用，是一个由远到近的过程，离人体越远的，如义肢、骨骼关节，已经比较普及了。反之，离人体越近的应用，如组织修复和体内器官移植，乐观估计还需5到10年才能获得突破。
简单来说，3D打印在医学领域的应用，一方面是通过患者病变部位扫描成像，利用3D打印机将二维图像打印成3D模型，让病人和医生更为直观地观察和沟通，并根据模型反应的实际情况量身定做手术方案，保证手术精度，另一方面，通过3D模型，用特殊的“墨汁”打印活体细胞，在体外培育出活体组织和仿生器官，再植入人体内。
3D打印人体器官
目前我国人体器官市场的供求比为1：100。单以肾移植手术为例，每年进行移植的患者为3000人，而需求者高达30万。大多数患者只能在等待配体的过程中病情恶化甚至离世。这些寒心的数据不能不让人对3D打印寄予厚望。
好莱坞经典电影《重生男人》中有这样一段剧情：在未来，人们根本不用担心会因器官病变而死于非命，亦无需等待遥遥无期的捐赠者，只需支付一笔费用，就能获得一个功能与外表兼顾的人造器官回归正常生活。
电影《重生男人》画面：切割人体器官(截图)
附：
3D打印技术（英语：3D printing），又称积层制造（Additive Manufacturing，AM），也称三维打印技术，是指通过可以“打印”出真实物体的3D打印机，采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
