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3D打印气管救了孩子性命

来源:红网等
摘要:医生说他不能活着走出医院,但3D打印技术让他健康地活下来。美国俄亥俄州的海马·琼弗里多(以下简称“小海马”)气管有先天性缺陷,出生6个星期后出现呼吸困难的情况,医生在他喉咙里植入一个3D打印的人工气管后,得以正常呼吸。3D打印技术运用在临床医学上,全球尚属首次。3D打印气管放在小孩......

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    医生说他不能活着走出医院,但3D打印技术让他健康地活下来。

  美国俄亥俄州的海马·琼弗里多(以下简称“小海马”)气管有先天性缺陷,出生6个星期后出现呼吸困难的情况,医生在他喉咙里植入一个3D打印的人工气管后,得以正常呼吸。   3D打印技术运用在临床医学上,全球尚属首次。近日《新英格兰医学杂志》报道了此事。

  3D打印气管放在小孩气管的缺失部位

  小海马,2011年底出生,现在19个月大。出生后六个星期时,他出现呼吸困难。“当时他脸色发绿,停止了呼吸。”小海马的父亲说,随后送进医院抢救,通过心脏复苏术才恢复过来。两个月大时,小海马的情况越发严重,只能通过呼吸机才能维持生命。

  “很多医生说很可能不能活着出院,真是太可怕了。”小海马的妈妈说。“我们每天都在祈祷,希望他能度过难关。”

  儿童医院的一名医生建议小海马去密歇根的一家医院做手术。他称那里正在试验一种生物能够分解的人工气管。

  2012年2月9日(小海马出生后3个月),小海马在密歇根州C.S.Mott儿童医院做了个手术:3D打印气管放置在小海马气管的缺失部位。

  医生先用3D技术打印了100个迷你气管,并用电脑激光做成合适的形状和尺寸。第二天,在美国食品药品监督管理局的允许下,医生将其中一个迷你气管植入小海马的喉咙里,即气管中缺失的部位。这下小海马呼吸顺畅了,且之后的一年多里,都没出现呼吸困难的情况。

  据了解,打印的这部分气管有个切口,随着小海马长大,该气管会胀大。这是其他固定的人工气管移植所做不到的。

  生物医学工程师斯科特·霍利斯特介绍,这种人工气管能降解,且三年内能被人体完全吸收。

  “他现在很健康。”该医院的耳鼻喉专家格列·格林说。现在小海马准备做气管切开套管移植手术。

  专家看好3D技术在医学上的运用

  这种手术在全球尚属首次。一些专家都赞扬这次手术,并看好3D打印人体器官在医学上的运用。

  “3D技术在医学上广泛使用是一个趋势。”美国堪萨斯州密苏里大学的专家罗伯特·威瑟里说。

  此前,因患癌症导致人体气管出现问题,所代替的气管均来自死者捐赠、实验室制造以及利用医学干细胞培养。

  今年4月,一名2岁的小孩出生时就没有气管,医生在一个塑料管里,用他的干细胞培养出一支气管,最后在美国皮奥里亚市医院成功完成手术。

  小海马的情况不一样,他的两个气道中有一个没有完全长成。医生利用3D打印出来的气管还原缺失气管,使得小海马呼吸通畅。

  美国每年约有2,000名小孩出生时出现这种问题,由于人体器官太小,很多小孩需要到两三岁时才能做手术。

  纽约爱因斯坦医学院的专家约翰·本说:“这项技术到底能不能彻底解决问题,时间会告诉我们答案......但我想大部分孩子会受益于此技术。”

  [湖南情况]   湖南有没有出现3D打印技术在医学上的运用?为此,记者采访中南大学湘雅医院呼吸科专家苏晓丽。她介绍,湖南还没有此类技术,临床医学一般不会使用类似的技术。搞基础医学的有可能使用该技术。

  [科普]

  

  3D生物打印机如何打印人体器官

  

  英国《经济学家》杂志报道,全球首台商业化3D生物打印机由总部位于美国圣迭戈、主要从事可再生医药研发的Organovo公司以及总部位于澳大利亚墨尔本的工程和自动化公司Invetech携手研发而成。

  该打印机就像普通打印机一样,只不过普通打印机的原材料是墨水和纸,而生物打印机的原料是人体细胞。研究人员采用事先提取好的活体,进行组合排列,打印出所需要的细胞,误差可以控制在20微米以内,得到的器官可以显著降低排异反应。这台3D打印机一次制造出器官的一层细胞,对于更为复杂的器官,打印机就在一个提前预备好的支架上排列细胞。   3D生物打印机有两个打印头,一个放置最多达8万个人体细胞,被称为“生物墨”;另一个可打印“生物纸”。所谓生物纸其实主要成分是水的凝胶,可用作细胞生长的支架。3D生物打印机使用来自患者自己身体的细胞,所以不会产生排异反应。

  3D生物打印机工作原理类似于在工业中用于制造部件和功能模型的快速成型机。研究人员首先从成年病人的骨髓和脂肪中提取出干细胞,通过采用不同的成长因子,这些细胞能够被分化成不同类型的其他细胞;然后他们再将这些细胞弄成液滴,每个液滴中包含1万到3万个细胞。液滴在打印机中沉淀并聚合在一起,形成一个结构。打印头每经过一次,进行打印操作的底座就下移一个刻度,通过这种方式,打印的器官可逐渐成形。

3D 打印可以制作枪支,也可以拯救生命。

美国密歇根州有一个两个月大的婴儿,因为患有气管支气管软化,导致气管坍塌,氧气无法顺畅的进入肺部,随时面临窒息的危险。在手术之前,只能依靠插入气管维持通气。

在征得婴儿父母以及密歇根大学相关机构的允许后,密歇根医学院利用 3D 打印机,根据患者胸部的 CT 影像,打印出了气管的形状以及一块夹板。然后将夹板放入患者胸部,支撑起坍塌的气管,从而让气流畅通。手术完成后婴儿使用了 21 天的呼吸机,随后便痊愈出院。如今一年时间过去了,夹板未出现任何异样。

这块 3D 打印的夹板只耗时一天制作完毕,相比以往手工制作快速的多,成本只有三分之一。而且它是采用的聚乙内酯材料,属于可降解塑料,也被用来制作手术缝合线。这块夹板大约会在 3 年后降解,但那时患者的呼吸道机能已经完全成熟,可以脱离夹板。

这位婴儿很幸运,它是首批 3D 打印机应用临床的案例。这一医学成就发表在新英格兰医学杂志上,作者认为“高清影像、计算机和生物材料的 3D 打印三者结合,可以针对指定的病人,促进创造出可植入的器件。”而在去年,首例利用 3D 打印的下颌移植手术在荷兰完成。

这就是 3D 打印带给医疗的福音,在人类与病患作斗争时,技术往往能创造出意想不到的结果。这次案例只是小试牛刀,3D 打印机的可定制化、可降解材料、更高效的生产让其在医疗的未来拥有巨大的想象空间。

与之类似,利用 3D 打印机生产骨骼、牙齿,已经被认为是可以实现的方向。而更远的未来,具备生命力的器官也是可以打印出来的。加利福尼亚州的生物打印先驱 Organovo 公司已经成功打印迷你心脏,并且可以存活 5 天以上。美国康奈尔大学借助老鼠尾巴和牛耳,打印出人耳。也许以后癌症可以利用 3D 打印机来康复。

然而 3D 打印仍然面临一些争议,比如打印枪支。我想,这正是技术的魅力所在,技术赋予人无穷的能量,是祸害还是造福,就看人如何使用它。

作者: 2013-5-24
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