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人類健康的未來(二)3D打印的廣闊前景

繡夫

作者:繡夫

從二維到三維

從製造身體的“零件”(比如腳和手)到體內的器官,3D打印開創了醫療保健的新領域。

當癌症研究員羅莎莉·西爾斯博士點擊打印按鈕時,並沒有墨水噴灑在紙上。相反,從她的3D打印機的不同噴頭上做出了真實的人體細胞。

片刻間,在她麵前出現了一個非常小的腫瘤—一個病人癌性生長物的精確副本。此時,她和她的同事可以用任何一種癌症治療手段嚐試攻擊被打印出來的癌症細胞複製品。

西爾斯是美國俄勒岡衛生與科學大學(位於波特蘭)的分子和醫學遺傳學教授,她說:“這樣一來,我們將能夠真實地測試各種治療手段引起病人腫瘤作出的何種反應。”

西爾斯的工作隻是3D打印技術對醫學的諸多潛在影響中一個令人興奮的實例,從假肢、細胞到栩栩如生的器官模型,甚至到移植的人體組織,3D打印技術都有用武之地。

打造量身定製的機器人手臂和手是3D打印在健康照護領域更加廣為人知的用途。一些誌願者利用在線的免費軟件已經設計出人造手臂和手。這樣的假肢比傳統假肢具有更多的功能,通常前者的成本與後者相比微乎其微,比如,50美元與30000美元之比。

美國國立衛生研究院計算機科學家和3D打印技術專家特裏·柳博士說:“這比以往任何時候都更加容易。今天,人們正開始嚐試在實驗室做3D打印的腳。”

美國康奈爾大學工程係副教授胡迪·利普森博士—《3D打印技術的新世界》一書的作者說:“這僅僅是開始,3D打印材料的範圍在不斷擴大,機器的成本也在下降,我們正看到越來越多的應用領域。我們還沒有見到這一領域的盡頭。”

3D打印技術用於心髒手術

美國兒科心髒病專家馬修·布拉姆萊特博士已經見證了3D打印技術在伊利諾伊州皮奧裏亞縣伊利諾伊兒童醫院所取得的效益,他正在那裏學習。在那家醫院,外科醫生在準備和計劃對有複雜的心髒缺陷的兒童手術時,可以得到他們打印的病人心髒的三維模型的幫助。

結果如何呢?手術變得更加有效。在一個病例中,三維模型幫助醫生想出了一個不同於常規的方法來修複一個3歲孩子的心髒。這個男孩最初的預期壽命是20~30歲,但現在他有望正常地生活。

布拉姆萊特說:“三維模型允許我們把病人的心髒從二維的屏幕中拉出來,實際上它就‘握’在我們手中,這樣,我們可以從未有過的維度上對病人的心髒狀況作出評估。這就從根本上改變了手術的方法。”

在美國國家兒童醫學中心(位於華盛頓哥倫比亞特區),工程師阿克塞爾·克裏格博士也用他的打印機組裝出患者不良心髒的模型,並利用這些模型作為手術的指導和教學工具。他的團隊已經做了約40個心髒模型,但問題仍然是:這樣做能否提高手術效果呢?“現在說有效,還為時過早。因為這些手術是非常複雜的,很難準確地評價這種模型有什麼作用,因為它隻是工作流程中的一個小步驟。”克裏格說。

他預言,到明年,做過更多的心髒手術後,他們會有更好的手術方案。

癌症研究者的好幫手

癌症研究人員西爾斯也歡迎這種超越二維圖像缺陷的能力。她說:“我們可以在實驗室培養皿上讓腫瘤細胞生長,但是,那不是存在於身體內的腫瘤細胞。二維圖像並不能模擬我們在醫院看到的病人實際情況。這就是為什麼我們設計了成千上萬有針對性的治療方法,在實驗室看起來很有希望,但在臨床試驗中卻沒有獲得成功的原因。”