活的心肌能列印出來！3D列印術這樣顛覆醫學

核心提示：醫生+工程師+一台電腦+一台3D印表機，就能把創意全部「列印」出來，也能夠將生命無限延期。中國工程院院士戴尅戎語出驚人：3D列印技術將改變世界，醫工結合是醫學發展的必經之路。

文‖醫藥衛生報記者 李荇

每隔一段時間，美國就會發布一次影響世界的十大科技排名。1年多前，美國發表了一項2011~2019影響世界的十大科技，排在第一位的就是3D列印技術。美國相關專家認為，3D列印技術的影響力，將遠遠超過機器人。從非金屬材料到金屬製造，從高高在上的航天技術到觸手可及的日常生活，3D列印技術越來越「接地氣」。甚至，已經有科學家成功列印出了一塊活的心肌，並且這塊心肌在70小時後竟然奇蹟般地出現了有規律的跳動，但是，在90小時後便不再跳動……

對此，在之前鄭州舉行的第八屆國際骨科康復學術會議上，記者採訪了我國最早接觸這項技術的專家之一、中國工程院院士、數字醫學臨床轉化教育部工程研究中心主任兼3D列印技術臨床轉化研發中心主任戴尅戎。

3D列印術能解決病人「削足適履」問題

說起3D列印技術，就要先了解3D列印技術是什麼。「3D列印技術即快速原型技術，就是把二維圖像變成立體實物，這是上世紀80年代發展起來的一門新興技術：在計算機協助下，根據物體的計算機輔助設計（CAD）技術和CT等數據，通過材料精確堆積製造出原型。」戴尅戎說。

戴尅戎認為，現代醫學離不開3D列印技術，因為個體化是現代醫學的發展趨勢。比如，全球每年要做100多萬個人工關節，但各部位的人工關節一般只有5種型號，不能讓病人「削足適履」，必須追求「量身定製」——CT對人體進行斷層掃描，量准骨頭外部輪廓和內部結構的尺寸，然後在計算機里進行三維重建，即形成虛擬的立體圖像，而3D技術可將電腦里呈現的虛擬部位列印出來，變成實體。

此外，還可以在3D列印的模型上進行假體的模擬安裝，不斷修改到符合病人需要，提高療效與安全性。「3D列印技術已推廣到膝、肩、踝、肘、腕、骨盆等各個部位，可對四肢所有關節、骨頭進行定製。」戴尅戎說。目前，除了骨科，3D列印技術還幫助整復外科、口腔科、眼科醫生製作塑料模型或假體，用於為患者修復顱骨、修整下巴、重塑顴骨、眼眶等。

3D列印出來的人體骨骼良好的醫患溝通離不開3D列印！

戴尅戎認為，3D列印技術還有一個「附加作用」，那就是促進醫患溝通。通過3D列印模型，醫生可以詳細介紹病情與手術方案，讓患者更容易了解整個治療和手術過程。之前的3D印表機，都只能列印紙質或塑料模型。經過多年發展，現如今的3D印表機，能按設計直接列印出金屬或陶瓷製品，並植入人體。

「3D印表機發射出溫度極高的電子束或激光，迅速融化金屬粉，一點點、一層層完成金屬小顆粒的堆疊和熔合，金屬微小的粉末在需要連接的地方熔解、冷卻、連接。這對3D印表機的要求更高，因為它不是燒窯，而是必須精確對一部分粉末進行加溫。」戴尅戎說，「列印出來的部件，還要拋光、清洗、消毒。」

目前，我們的列印設備與材料都是進口的，費用昂貴。如何讓3D列印技術更「平易近人」？戴尅戎表示，中國要發展3D列印技術，就要鼓勵發展擁有自主產權的3D印表機，加強計算機輔助設計人才的培養，並在政策上支持，同時嚴控質量。

試著用攤蔥油餅來理解列印過程

戴尅戎介紹，目前，3D列印技術分為四個階段，第一個階段為體外，如夾板等；第二個階段為體內，如鋼板等；第三個階段為組織工程，如支架等；第四個階段為生物列印，如活體細胞等。

3D列印技術的最終目標是生物列印。戴尅戎認為，結合組織工程技術的生物列印，是3D列印技術的未來發展方向。戴尅戎表示，目前列印出來的人體結構或組織，雖然具備外形或擁有部分力學性能的特點，但並不具備新陳代謝、造血、造尿等器官功能。3D列印技術的關鍵，在於材料。因為人的組織不同，當各種細胞賴以生存附著的材料都能被列印時，才能滿足不同需求。而這有賴於生物材料、幹細胞、組織培養等多學科的合作與突破。

戴尅戎形象地比喻：「人體的組織工程包括支架、細胞、生長因子三要素，我們考慮能否在做支架時逐層『灑』上細胞和生長因子，就像攤蔥油餅：一層麵粉一層蔥，一層麵粉一層豬油，一層麵粉一層芝麻……生物列印，就是用『死』的材料，加上『活』的細胞和生長因子。」

科學家已經列印出活的、會跳動的心肌

這不只是夢，如今已經成為現實，在不久的未來可能會成為更大的醫學突破。戴尅戎院士舉了一個例子，目前，已經有科學家成功列印出了一塊活的心肌，並且這塊心肌在70小時後竟然奇蹟般地出現了有規律的跳動，但是，在90小時後便不再跳動。

戴尅戎表示，生物列印將給醫學帶來重大變革，未來可能成為普遍的醫療模式。比如，目前，全國在等待肝臟移植的患者中，每100人中只有1個人能夠拿到肝臟源，那麼剩下的99%的患者怎麼辦？如果3D生物列印技術成為現實，通過3D列印製造器官，就能解除剩下99%肝臟移植患者器官資源緊缺的難題。

不僅如此，腎臟、眼角膜等移植患者就不用再跨上漫長的等待器官的道路。今後，大多數醫院只要配備3D印表機，就可以拯救更多患者的生命。戴尅戎說，3D列印是第三次工業革命的標誌之一。

第三次工業革命是一場數字化革命，包括計算機輔助設計、互聯網技術和數字化製造技術等。「從上世紀80年代開始，我們就對3D列印技術進行研究，醫生與工程師進行那麼多年的磨合，才能到現在出一點成績。醫工結合，是醫學發展的必經之路。」戴尅戎說。戴尅戎希望，國家能夠統籌規劃，比如建立3D列印研究中心，讓各個領域都開發3D列印產品——以後，只要有一台電腦、一台3D印表機，加上一個聰明的頭腦，就能把創意全部「列印」出來，也能夠將生命通過3D列印技術無限延期。

戴尅戎院士簡介:

戴尅戎拿著3D列印出來的人體骨骼模型

戴尅戎，上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院一級教授、主任醫師，中國工程院院士，法國國家醫學科學院外籍通信院士。他通過醫學與工程學、生物學、材料學的交叉合作，以及臨床與基礎結合的研究，研發新型骨科植入物和新技術，並積極推動科研成果的轉化和臨床應用，對骨科康復、人工關節與骨再生等骨科基礎研究與臨床技術的發展有所貢獻。

編輯‖張曉華

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