現(xiàn)在醫(yī)學(xué)正在從通用型醫(yī)療逐步轉(zhuǎn)向個(gè)性化醫(yī)療，個(gè)性化醫(yī)療為解決常規(guī)治療對(duì)有些病人無(wú)效的問(wèn)題提供了有效的治療手段。個(gè)性化醫(yī)療精確到個(gè)體，又被稱為精準(zhǔn)醫(yī)療。定制醫(yī)療模式正是精準(zhǔn)醫(yī)療的體現(xiàn)，不僅能根據(jù)病人的實(shí)際情況進(jìn)行量體裁衣、量體裁藥、量體裁械，從而讓治療效果更好、副作用更小。
定制式醫(yī)療器械，是指為滿足指定患者的罕見(jiàn)特殊病損情況，在我國(guó)已上市產(chǎn)品難以滿足臨床需求情況下，由醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)基于醫(yī)療機(jī)構(gòu)特殊臨床需求而設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，用于指定患者的、預(yù)期能提高診療效果的個(gè)性化醫(yī)療器械。定制醫(yī)療器械的產(chǎn)生與臨床實(shí)際需求直接相關(guān)。比如，有些病變部位切除后，創(chuàng)面呈特殊形狀、特殊大小，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格生產(chǎn)的醫(yī)療器械不能與之匹配。沒(méi)有定制式醫(yī)療器械，臨床上一些特殊治療需求無(wú)法得到滿足。
而在醫(yī)療器械中，3D打印的方式最能滿足醫(yī)療器械定制的需要。通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)跟計(jì)算機(jī)輔助加工，能夠?qū)崿F(xiàn)定制醫(yī)療機(jī)械快速成型，滿足患者的需要，而且不會(huì)增加成本。
據(jù)了解，此前由于國(guó)內(nèi)并無(wú)相關(guān)法規(guī)，臨床所需定制式醫(yī)療器械多由醫(yī)療機(jī)構(gòu)以臨床研究名義，得到倫理委員會(huì)批準(zhǔn)后，與有條件的醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)合作開(kāi)發(fā)。2019年7月出臺(tái)的《定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定（試行）》我國(guó)首次對(duì)定制式醫(yī)療器械進(jìn)行政策監(jiān)管，也是世界首個(gè)針對(duì)定制醫(yī)療器械的管理規(guī)定，也為我國(guó)3D打印在醫(yī)療上應(yīng)用提供了蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)。
鉭金屬是目前醫(yī)學(xué)界公認(rèn)生物相容性最好的硬組織。它的高疏松多孔結(jié)構(gòu)，使其力學(xué)性能更接近自體骨，而且純鉭在目前所有醫(yī)用金屬材料中抗菌性能最優(yōu)，更適合作為植入人體內(nèi)的金屬材料。不過(guò)，由于鉭金屬熔點(diǎn)在2996攝氏度，如何把鉭金屬實(shí)施3D打印，一直是業(yè)界的難點(diǎn)。
2016年，陸軍軍醫(yī)大學(xué)附屬一院創(chuàng)傷關(guān)節(jié)外科牽頭承擔(dān)了2016年度國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)“個(gè)性化多孔鉭植入假體粉床電子束增材制造關(guān)鍵技術(shù)和臨床應(yīng)用”。團(tuán)隊(duì)攻克了個(gè)性化多孔鉭設(shè)計(jì)、鉭粉制備、3D打印設(shè)備及工藝等具有一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)。2017年完成全球首例個(gè)性化3D打印多孔鉭假體植入人工全膝關(guān)節(jié)置換翻修術(shù)，目前已完成27例3D打印多孔鉭臨床試驗(yàn)研究，目前沒(méi)有一例出現(xiàn)任何副作用。
“目前我們?cè)谟媒饘巽g3D打印骨缺損墊塊上已經(jīng)走在全球前列。”主任楊柳教授介紹，我國(guó)骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病率約為2.2%至3.5%，據(jù)統(tǒng)計(jì)40至49歲與50至59歲人群發(fā)病率約為27%和62%。僅僅在其所在的關(guān)節(jié)外科，每年就要進(jìn)行約400例膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)是治療終末期膝關(guān)節(jié)疾病的最有效的方法之一，但是傳統(tǒng)的骨水泥、異體或自體骨植骨等技術(shù)均存在各種問(wèn)題，影響假體穩(wěn)定性和壽命。而計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)加3D打印的個(gè)性化移植物處理，能夠使假體充分填充與重建缺損骨結(jié)構(gòu)，更好的幫助患者康復(fù)、減少副作用。
據(jù)了解，通過(guò)團(tuán)隊(duì)攻關(guān)，制造出了全球第一個(gè)電子束3D打印金屬鉭3D打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鉭粉末的增材制造。
3D打印需要建模，而如果設(shè)計(jì)出適合患者的假體是關(guān)鍵。對(duì)此，重慶市科學(xué)技術(shù)研究院光學(xué)機(jī)械研究所與重慶大學(xué)生物工程學(xué)院、上海鋒算計(jì)算機(jī)技術(shù)有限公司共同負(fù)責(zé)專項(xiàng)中的“個(gè)性化多孔鉭植入假體快速建模與分析技術(shù)”課題研究任務(wù)，主要研究基于醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的個(gè)性化多孔鉭假體的快速設(shè)計(jì)、生物力學(xué)分析、設(shè)計(jì)制造規(guī)范等關(guān)鍵技術(shù)，為個(gè)性化多孔鉭假體的3D打印提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。
重科院光機(jī)所所長(zhǎng)吳先哲介紹，團(tuán)隊(duì)通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，建立了基于醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的多孔鉭個(gè)性化假體的快速設(shè)計(jì)方法，建立了髖膝關(guān)節(jié)人工置換假體標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化模型庫(kù)，模型數(shù)據(jù)共計(jì)103種，供個(gè)性化假體設(shè)計(jì)及植入方案設(shè)計(jì)過(guò)程中即時(shí)調(diào)用。現(xiàn)在只需要在術(shù)前通過(guò)對(duì)患者進(jìn)行精準(zhǔn)的三維CT掃描獲得骨骼正常和缺損的數(shù)據(jù)，利用他們?nèi)S重建系統(tǒng)，72個(gè)小時(shí)內(nèi)就能完成多孔鉭植入假體設(shè)計(jì)并3D打印出定制假體。“這充分保證了對(duì)患者及時(shí)治療的需要，而且定制假體能夠完全與缺損部位匹配。”