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问医生

戴尅戎教授采用3D打印人骨

2013-03-29东方早报
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核心提示:3D打印机发射出温度极高的电子束或激光,迅速融化金属粉,一点一点一层一层地完成金属的堆叠,一个人工半骨盆便出现了,里面还内含空隙可供血管和细胞植入。

  过去,在骨盆肿瘤手术等高难度骨科手术中,医生设计假体只能根据平面的X线片“凭空想象”出立体的骨盆。而有了3D快速原形打印机,事先能打印出一个与患者一模一样的骨盆模型。将这一技术引入中国骨科学界的就是中国工程院院士戴尅戎

戴尅戎

  专家简介:戴尅戎,1934年生于福建省厦门市。骨科学和骨科生物力学专家,中国工程院院士。上海交通大学医学院附属第九人民医院终身教授、博士生导师,上海市关节外科临床医学中心主任,上海交通大学医学院骨与关节研究所主任,教育部数字医学临床转化工程研究中心主任,上海交通大学康复工程研究所所长。

  “采用3D打印技术制作人体骨与关节病理模型,从而设计制作骨关节假体的工作我们已经用了二十多年,目前我们正在研究3D打印,未来可望用于临床。”戴尅戎教授拿着3D立体打印出来的盆骨模型说。

  78岁的戴尅戎总是走在医学潮流尖端,他曾在国际上率先将用于航天科技的镍钛形状记忆合金应用于人体内部;他运用生物力学和计算机三维图像技术,为骨肿瘤患者量身定制人工假体;他接手美国实验室的骨粒骨水泥动物实验,让这一新科技起死回生;世纪之交,他又敏锐地抓住了一个研究热点——干细胞移植与基因治疗,用这一技术促进骨再生。

  戴尅戎说,“多学科的合作是止境的,回顾几十年来医疗制品和设备的发展,与工程技术的进步是分不开的,医工结合是近代医学发展的必经之路。”

  “我最喜欢跟工程师交朋友,医工结合就像谈朋友一样,不同专业、不同背景的人走到一起从事科研工作,并要形成碰撞,产生思想火花。”戴尅戎说。上世纪80年代,一次在烟台举办的人工关节会议上,戴尅戎与时任交大精密机械系主任王成焘相识。回到上海后,两人的团队便合作研究,一干就是20多年。

  当时,人工关节手术普遍采用“削足适履”方法,人工关节只有6-9种型号,但人和病变是千变万化的,需要根据病人情况度身定制。

  “如何精准定制人工植入物?首先要量准骨头外部轮廓和内部结构的尺寸。显然,传统的X光片有误差,而CT技术只能分层扫描,要形成完整的立体骨骼形象,就必须借助计算机三维图像技术。”戴尅戎说。

  他与王成焘合作的计算机辅助定制技术解决了这一问题,如今,这已经成了九院骨科的一个特色,很多患者慕名而来。

  2005年,一位来自江西的普通工人,右侧骨盆生了一个头颅大小的肉瘤,戴尅戎准备给他施行人工半骨盆置换以保全他的臀部和下肢。但是,传统的半骨盆假体很难跟病人骨盆的残余部分完全吻合。为了解决这个问题,戴尅戎和王成焘又将快速原型(RPT)技术引入临床。

  RPT技术又被称为3D打印技术,医用3D打印机依照给患者拍摄的CT片,逐层打印出立体结构或器官模型。用此技术做出来的半骨盆假体,与病人的完全一致,戴克戎亲自主刀为病人做了骨盆置换术,术后一个月,患者就下地行走了。

  近年来,戴尅戎和王成焘,发展了完善、系统的3D立体打印技术并用于临床。除了用于骨科,还辅助整复外科、口腔科、眼科的医生制作塑料模型,在给患者修复颅骨、修整下巴、垫高鼻子、重塑颧骨、眼眶等部位时派上用场。

  前几代3D打印机,都只能打印纸质或塑料模型,再借助模型制作假体。目前研究者正计划引进新一代3D打印机,其能按设计直接打印出金属制品,直接植入人体。

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