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华西医院骨科屠重棋教授:3D打印与工匠精神

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-06-24 16:38:44   来源:动脉网  浏览次数:2545  
核心提示:提到华西医院,你会想到什么?是新冠疫情中的重症天团,还是医、教、研能力三头并重的强劲实力。虽然大多数人都知道华西医院是
      提到华西医院,你会想到什么?是新冠疫情中的重症天团,还是医、教、研能力三头并重的强劲实力。虽然大多数人都知道华西医院是国内最顶尖的医院之一,但或许很少人会知道华西医院骨科其实还是世界领先的3D打印骨科应用高地,华西医院骨科3D打印植入无论是在手术布局、材料选择,还是结构、界面精准设计和承重等关键技术方面,都处于国际领先水平。而这些成绩都离不开华西医院骨科-骨与软组织肿瘤中心学术带头人-屠重棋教授。

作为这项技术在国内骨科应用的重要探索者和发展见证者,屠教授最不希望看到这项对患者极有价值的新技术沦为概念炒作,更不希望手术者不亲自参与“假体设计、制造、验收、手术、随访评估”等流程而就将3D产品用于临床。

屠重棋教授

5年完成超过200台3D打印植入手术,骨科为什么绕不开3D打印 ?

在屠教授看来,3D打印并不是什么横空出世的黑科技,在国外已有30多年的研发、应用历史了。19年前他首次接触3D打印概念的时候,这个名词尚未在国内诞生,还被称为快速成型技术。而屠教授选择研究3D打印技术是因为看到了它在骨科应用的价值,对某些疑难病例来说,它能够到达现有技术无法达到的禁区。

在外形上,3D打印能够制造出传统方式制造不出的骨关节的仿生形态;在结构上,3D打印界面具有仿生骨小梁网孔结构,孔径/孔隙率通过特定设计可以诱导促进骨生长,让自体骨与植入物快速整合。在强度和稳定性上,3D打印植入物具有良好的初始稳定性和生物力学性能,更符合临床相关要求。

屠教授直言,现在大家对创新的理解有偏差。简单的来说,创新主要包括两个方面,即人无我有,人有我精。首先,创新技术要解决常规技术解决不了的关键问题;其次,它要比常规技术更精、更快、更好。而不是与常规技术不同、不做印证就被认为是创新了。

在以往,恶性骨肿瘤患者大多需要进行高位截肢,而随着“新辅助化疗+手术+术后化疗”模式的发展完善,目前这类患者有机会得以保留肢体及功能。而3D打印生物型金属假体重建是保肢、保关节的一种重要手段。在植入生物型假体个体化3D设计、打印、植入、随访和评估一体化流程中,屠教授团队是目前全世界实施最多类型的单体3D打印团队。

社会环境浮躁,不应该沦为概念炒作

“3D打印在临床应用中,需要精雕细琢的工匠精神才能成为钻石,应谢绝只是把这项技术作为光彩照人一块垫脚石。我国在3D打印机和打印材料研发、产品设计制造及临床应用等方面还任重而道远”。

首先是打印机器和打印材料的问题。“发达国家从1890s就开始研究这项技术,近35年发展迅速,所以它们沉淀了几十年的技术优势。目前我国使用的医学金属3D打印机、生物3D打印机及其打印材料几乎都是来自欧美发达国家,在此方面我们几乎没有原研产品,只在尼龙或树脂等打印机和材料方面可自给自足。在技术上的落后和短板限制了我国3D打印临床应用的发展。”

其次是优秀的3D打印数字工程师缺少。“虽然我国在近5-10年间也培养了大批的数字影像工程师,但目前仅能满足临床的基本需求,主要原因是缺乏临床医疗的相关知识。”

第三个是医工结合的难点问题。“3D打印在骨科临床应用所需要的是骨科高级别医生,不仅要熟练掌握临床专业知识和技能,同时还能够熟悉数字化影像学、材料学、工程学和生物力学等相关知识,目前此类医生太少。”

“比如当骨头缺损时,医生按照原有的骨头样式补上去是不行的。因为骨头的强度不同,它对于植入物的强度和结构要求也不同。如何设计最佳的植入物,就需要临床专家与材料专家和生物力学专家等多行业多专业讨论,其中涉及到材料属性和表征、生物力学、界面力学等广泛的知识面。所以,医工结合看似简单,但真正实现比较困难。医工结合的优秀人才是非常短缺,需要将物理学、生物力学、材料学、制造学和临床医学等方面有机的结合起来,才能保证最后制造出的骨科植入物符合国人的要求,这实际上是很难的。近年来,我们也一直朝着这个方面努力着,这个过程是非常艰辛的。”

第四个难点是生产工艺的精准、稳定和行业评价体系的建立。首先是需要供应商保证产品的精准性,3D打印金属植入物对于材料和制造工艺要求很高,需要很高的精准度。屠教授认为植入物的精准度需要第三方严格评估,量化评估3D打印骨小梁的形态、孔隙率、孔径、强度等指标;其次是对成品的后处理进行考量评估;目前国家有关部门极为重视并陆续分批公布相关的行业标准。

在屠教授看来,3D打印应用于骨科并非是什么黑科技,任何新奇的光环无法避免最后它需要植入体内的本质,3D打印也只是医生治疗病人的工具,而不是支配医生的工具,医生对待3D打印植入物应该慎之又慎。目前国内开展3D打印金属植入物的医院并不少,但是开展的3D打印手术水平参差不齐。“希望国产医学金属或生物3D打印机早日取代国外产品;希望3D打印植入物的各相关团队认真解决设计、打印和手术的关键技术,使这项技术真正成为临床医师斩除病魔的上帝之剑。”

 
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