3D打印辅助手术
目前3D打印辅助手术集中在以下两方面:1)3D打印模型。在手术前,把病人需要手术的部位事先打印出一个立体三维模型,医生在手术前就能很直观地看到手术部位的结构,尤其针对一些复杂部位的手术,避免手术风险,提高手术的成功率。2)3D打印模板。手术模板是医生在手术中辅助手术的重要工具,尤其是异型或个性化的模板,通过3D打印技术可极大提高医生进行复杂手术的成功率。
上海市第一人民医院彭志海团队采用3D打印技术为一位来自贵州的患先天性自身免疫性肝硬化门静脉高压症的病人进行活体肝移植。术前为了精准制定手术方案,采用3D打印技术将患者的肝胆胰脏器和相应的病变部位以1∶1的“实物”形式呈现在医生面前,通过精确评估病变范围与临近脏器组织的三维空间关系,确定切除病患307 g的肝脏。在进行肝切除时,专家将模型带入手术室在术中进行实时比对,通过调整3D打印模型并置于最佳解剖位置,为手术关键步骤提供直观的实时导航,对关键部位快速识别和定位;通过精确定位病灶、血管,实时引导重要脉管的接合,提高了手术精准性,有效降低了手术风险。
而在3D打印模板方面,上海逸动医学科技有限公司运用国际上最领先的技术SSM_Knee?,从多张负重位X光片数据进行膝关节三维统计学建模及三维力线测量分析,在计算机上模拟截骨平面、人工全膝关节置换术手术置换全过程,虚拟化设计手术中实施截骨的导向模板并使用医用材料进行3D打印,手术中医生只需要将导板贴附于关节表面然后实施定位截骨即可,准确性高于传统方法,避免了人为因素,手术操作简单,不破坏髓腔。
3D打印医疗器械注册
3D打印技术拥有众多优势,近年来更是成为了精准医疗的“宠儿”。但是,由于医疗领域的特殊性,3D打印医疗产品在各国的获批一直是一个审慎而缓慢的过程,各国3D打印厂商、医药和生物医疗公司,正在努力突破这道门槛。
据2015 Wholers报告统计,截至2014年底,已有超过20种不同的3D打印植入产品得到了FDA的认证。为保护医疗器械临床试验受试者安全,规范临床试验审批工作,中国国家食品药品监督管理总局(CFDA)制定了《需进行临床试验审批的第三类医疗器械目录》,共收录定制增材制造(3D打印)骨科植入物等8类第三类医疗器械,自2014年10月1日起施行。但是,业内对改革3D打印技术等高科技产品上市审批流程仍存在较高呼声,政策监管的“铜墙壁垒”似乎难见突破。2015年9月,中国首个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,消息振奋人心,引发众多关注。
2016年3月8日,科技部公布《关于发布国家重点研发计划精准医学研究等重点专项2016年度项目申报指南的通知》,指南明确将“精准医学研究”列为2016年优先启动的重点专项之一,并正式进入实施阶段。此外,科技部还同时发布了《生物医用材料研发与组织器官修复替代重点专项2016年度项目申报指南》,相信在此领域也将有3D打印企业关注和竞足其中。2016年3月30日,美国医疗植入物生产商Renovis Surgical Technologies公司宣布,该公司的3D打印TeseraSC——多孔钛颈椎椎间融合系统获得美国FDA的510(K)市场准入许可。2016年2月4日,BioArchitects公司3D打印的定制化钛金属颅面植入物已经获得FDA的510(K)授权许可,对于该公司来说这是一个大新闻,因为该公司已经被允许销售其设备,这在美国也是同类产品中的头一个。位于英国谢菲尔德的Fripp Design一项自有的硅胶3D打印方法在英国专利获批。2016年3月23日,Aprecia Pharmaceuticals宣布,之前获得FDA批准的适用于局部性癫痫、肌阵挛性癫痫和原发性全身性强直阵挛性癫痫发作的辅助治疗产品左乙拉西坦(SPRITAM?)片剂正式上市,这是史上第一个FDA批准的使用3D打印技术制造的处方药产品。2016年3月,全球最大的骨科及医疗科技公司之一美国Stryker公司宣布,其3D打印的后路腰椎间融合器已经获得FDA批准,将于2016年第二季度正式推向市场。
不过,3D生物打印及医药风险同样存在风险,技术研发及市场化转化并非想象中的一蹴而就,并购行业、标的企业的选择和评估亦存在风险;而且,目前CFDA对3D打印医疗器械注册审批方式没有发布,还在讨论阶段,3D生物打印器械注册申报审批进度可控性差,存在进度缓慢的情况。
结论与展望
3D打印技术是新兴的材料制备技术,由于其具有数据化、高度的定制化、精准化等优势,以及较强的结合材料特性制备成品的能力,在生物医学材料方面有着广泛的应用。目前3D打印技术在医疗方面的应用,还主要集中于医学器械的制作,包括植入物与外用器具等,以及通过3D建模指导医生进行医疗实践等几个方面。随着相关基础技术的发展和人们对新技术进步的需求,在未来,3D打印制备生物医学材料的科学研究,必然向着种类更繁多、功能更具体、性价比更优良、离日常生活更接近的方向稳步进行。
3D打印技术在医疗领域的快速发展离不开3D打印技术本身的进步,更离不开整个基础行业相关技术的研究与创新。目前的3D打印技术在医疗方面的应用还存在一些问题,例如可用的打印材料种类仍待增加,个别成功的案例如何推广,在分析数据的过程中如何保护用户隐私等。这些问题是技术进步过程中必然会遭遇,也必然要解决的。其中牵系到基础材料工业、信息技术和安全等诸多学科,只有在各领域保持技术创新,3D打印技术本身才能源源不断地进步。
随着技术的进步,可以想象3D打印技术会拥有更多的可用材料,在更多的应用方向实现“无孔不入”,随着大数据时代的到来,以数据化方式为工作基础的3D打印技术势必还将有更大发展。通过远程传递数据,客户足不出户就可以满足自己的需求,通过建立案例数据库,世界各地的医生都能更快地制定出符合病人要求的医疗方案,通过资源共享,医学专业的学生能更快更方便地熟悉医疗工作。在国家大力倡导精准医疗的当下,3D打印技术是不可缺少的一环。然而3D打印技术在装备及核心器件、成形材料、工艺及软件等关键核心技术上还面临实现国产化的挑战,同时也需要健全法规制度,从生产的各个环节上逐一把关,希望在助力精准医疗的同时实现放心医疗。相信随着3D打印技术的发展,当今社会的医疗状况也将得以改善,人们的生活质量和健康水平也将取得更大进步。