【3D打印高端演讲】北京工业大学激光工程学院教授陈继民：数字化医疗3D打印技术的应用

【3D打印高端演讲】北京工业大学激光工程学院教授陈继民：数字化医疗3D打印技术的应用

【导读】 在6月下旬，世界3d打印大会在青岛举行。南极熊3D打印网也到了现场进行了大量的报道，详情请看南极熊报道 http://www.dddyin.com/forum-103-1.html 。南极熊作为一个3d打印的专业媒体平台，一直致力于推动中国3D打印行业的发展。希望下面的一些内容对大家有所启发。
张人佶：再一次用掌声感谢徐铭恩教授。下一个是陈继民教授，他是北京工业大学激光工程学院的教授。   

    陈继民：大家上午好。我今天给大家讲的是数字化医疗3D打印技术的应用，主要是有以下几个。因为我们知道3D打印本身适合于个性化的，在个性化有几个方面，一个是航空航天的领域，还有就是文化创意领域，以及生物医疗领域。在这块，因为北京市科委也是根据国家总体的战略，我们重点做了以下三个方面的工作。

    一个方面就是属于三航领域，这个领域是由我们的王华民（音）教授在北航牵头来做。另外一项工作就是作为医疗健康领域，这块是由我们北京工业大学牵头来做。另外还有一个属于文化创意领域，是另外一家单位在做。

    我们做的生物医疗领域，从简单到复杂来说应该分成这么几个层次。离人体越近的要求越高，相对来说远一点的简单，并且比较容易实现。比如说3D打印人体的模型，咱们在做实验的过程中，或者是在做手术之前，为了降低手术风险，把这个模型打出来，这样比纯粹依靠现在的大夫，依靠CT图片、图像做手术相对来说比较直观，或者在手术之前做一些规划。

    另外一块，离人体更近一步的就是做手术过程中有一些医疗的辅助工具，这个地方就需要用到一些导板。这是一个例子，种植牙的时候要把牙齿种进去，为了种得比较准确，现在打一个导板，导板出来以后这个牙齿能够非常准确的植进去。另外一块是更深层的，装到人体里面去了，这一块需要更高的技术含量。但是相对来说应用目前来说还有一定的距离。还有一个层次就是刚才很多教授介绍的，要做一些组织支架、器官打印。

    我们现在医疗上要进行打印，实际上涉及到很多方面，其中一个就是我们说的材料。材料在使用的过程中，根据你的用途，有的用树脂，有的用粉末，有的用金属。这一块材料在做种植体的过程中，表面要有一层生物活性材料，再喷上去。另外一个，除了材料以外，还要有一些控制技术，这个控制技术当然包括一些设备和成套的关键零部件。此外，还有一个软件。这三个方面的环节缺一个都不行。

    我们想讲的就是目前3D打印在医疗上面到底有多大的市场空间。这个地方有个数据，这是2012年的数据，我相信对目前3D打印热心的企业家比较感兴趣，因为他们现在觉得忽悠的成分比较多，觉得做3D打印并不赚钱，但实际上2012年的数据说终止牙这一个领域，种一个牙在我们国内大概是25万颗，台湾地区只有25万颗，韩国数据是100万颗。种一颗牙，好像现在便宜的也要1万块钱一个，这个实际上就是一个巨大的市场空间。传统的方法来进行种植牙的话，全靠医生的经验来种，很容易出现把牙齿种歪的情况。种歪的时候作为病人来说可能并不知道，但实际上在长期的使用过程中，牙齿就会产生松动、脱落，就有一定的潜在风险。

    还有一项，如果我们采用导板的技术，其实这个导板技术实现起来比较简单，就是这么一个简单的形状。借助这么一个简单打印出来的形状，就很容易把这个牙种得很精确。对病人来说，他的花费并不会增加太多。

    还有一个比较广阔的空间，比如说医生在做手术的过程中，我们知道做加工的时候需要一个假具，其实人体在做实验的时候也是一样需要一个假具，这就是在做辅助器械这一块有非常大的市场空间。在这个地方，我们想介绍的是我们开展的一项工作，这项工作就是在治疗肿瘤上的一个3D打印应用。这一块是国内最先提出来的，并且目前已经在医院里面做了一些临床实验，目前申报的就是一个医疗许可证。我们知道肿瘤一般来说就是几种方案，手术、放疗、化疗、中药、生物等等。目前放疗、化疗应该说是最常用的，我们这个地方用的是一种内放疗，跟外放疗不太一样的地方就是要把放射性的粒子植入到肿瘤体里面去，不像目前外放疗的方法，对人体的正常组织不会有这么大的副作用。我们现在一个放疗下来，基本上癌细胞杀死的同时，人本身也被杀得差不多了。如果我们采用这种内放疗，把放射性的直接植入到肿瘤体里面，只杀肿瘤，而不杀正常的组织。这种方法早就有人提出来，但是现在的问题是怎么样能够根据肿瘤的大小和形状把这样一颗颗的粒子植入进去。因为本身粒子杀死癌细胞的空间范围是有限的，我们要做一个规划，根据每个人肿瘤大小形状不一样，我要植多少颗粒子进去。这个应该比较容易实现，但是问题就在肿瘤是一个三维的东西，而且我们怎么样把这一颗颗的粒子精确的按照前面的设计植进去，这套方案不太容易实现。这套方案实际上在国外也有，只不过这套方案相对来说太复杂，而且本身成本也太贵，国内在引入这项技术的同时，由于整个配套系统比较难掌握，所以国内在治疗肿瘤的效果并不是太好。

    如果想把这个粒子精确的按照我们的需要植进去，能够真正像理论模拟的那么好的话，那么这个肿瘤治疗效果应该是很好的。我们提出来用3D打印的方法来进行植入，怎么进行3D打印呢？首先我们根据肿瘤的一般做CT扫描的图片，或者核磁共振的二维图进行重构，我们在上面进行一些设计，把这么一颗颗的粒子排布到肿瘤体里面去。接下来的问题就是我们要做一个导板，这个导板就是根据我们前面的设计，因为我们在做植入手术的时候都是一些微创的方法，所谓微创就是把一颗颗的肿瘤按照针，沿着这个方向给它穿刺进去以后，把肿瘤放在那个位置。把这个打印出来以后，我们在手术的过程中一颗颗的针插进去就可以达到我们前面讲的效果。这一块我们植入进去以后，完全可以达到前面设计的要求，这样做出来的效果就非常好。这是一个例子，经过粒子植入以后，这么大的一块肿瘤基本上都不见了，剩下的都是那些粒子，粒子慢慢消失。这一块效果应该是得到了同行的认可。

    与此同时，我们做这项工作的时候也自己开发了一项自己用来3D打印的机器。作为医生来说，我设计好以后马上可以打出来。

    目前主要的问题其实应不是技术上的障碍，因为我们做临床实验效果也比较好。现在问题就是要临床取证，这是一个问题。另外一个问题就是设计人员，他要对医生非常了解，同时对工程打印这一块也要比较清楚，所以这一块相对来说可能缺乏。还有就是我们要做这一块工作的话，它要涉及到各个方面，比如说我们打印要医用的导板，目前来说我们都是用国外进口的材料，还有装备、软件等等一系列的问题。

    因为时间关系，我就不多说了，谢谢大家。