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結合3D列印 透過客製化醫材造福醫生與病患

中國醫藥大學暨亞洲大學聯合大學(以下簡稱「中亞聯大」)「3D列印醫療研發中心」,是國內第一個完整結合醫療體系、並專攻3D列印創新醫材的研究中心,不僅於前(2017)年憑藉「開發骨融合術臨床應用之植釘模擬及規劃系統」勇奪第十四屆國家創新獎,更在去(2018)年以「三維細胞球結核可列印神經導管創新醫材開發」再榮膺第十五屆國家創新獎。

中亞聯大3D列印醫療研發中心副主任陳怡文指出,有關去年獲獎作品,係將創新醫材置入老鼠體內,修復短裂的坐骨神經,爾後歷時8週,原本損壞的坐骨神經重新長回,堪稱極具突破性的再生神經前瞻研究成果。此外該中心現階段推動的前瞻研究範疇,還包括了再生血管、再生軟體、再生皮膚等等,每項研究皆需經過材料分析、小動物實驗、大動物實驗、人體實驗等歷程,經驗證無誤才能向衛福部食藥署申請許可證,正式成為臨床使用的醫材。

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中亞聯大3D列印醫療研發中心副主任陳怡文表示,她手中的「足踝畸形矯正模型」,可望使原本3小時的足踝微創手術,加速於40分鐘內執行完畢。

她表示,在中國醫藥大學暨醫療體系董事長蔡長海的高瞻遠矚下,結合美國喬治亞理工學院製造執行長王緒斌教授的指導,於5年前設立3D列印醫療研發中心。初期多達九成醫師沒聽過3D列印,但原本唸工業與製造工程的她,也聽不懂醫療的語言,彼此之間存在代溝,幸而蔡董事長安排中國醫藥大學附設醫院外科系副院長方信元擔任3D列印醫療研發中心主任,得以召集各科別醫師聆聽3D列印課程,經由大家腦力激盪,思考如何將此技術運用在臨床。

「第一個案例出現於2015年3月,即是中心成立的半年後,」陳怡文說,當時有病患因車禍導致頭部創傷,神經外科醫師急需重建頭骨,遂在3D列印醫療研發中心協助下,列印出符合該病患頭型的頭蓋骨,使手術十分成功。經此一例,包含骨科、牙科等其他科別紛紛尋求與中心合作,讓合作案例急遽增加,迄至2018年底累積達900件,預估2019年可望推升到1,600件以上。

其中最常見的案件型態,是來自口腔外科的正顎手術,平均每年超過80件;例如透過正顎手術幫助「戽斗」患者進行矯正,使上下顎正確咬合。3D列印醫療研發中心能夠協助的部份,在於依據病患的顎骨構造量身製做刀術導板,形同為正顎手術裝設了精準的導航系統,讓手術時間平均縮減1/3。

善用3D輔具,足踝手術急縮為40分鐘

而在骨科,也有不少例子,特別在於足踝畸形的矯正手術。其中最讓陳怡文印象深刻的一例,係骨科醫生規劃以微創手術型態、在足踝開三個小洞,切下一小段骨頭移至其他位置;此類手術,若在過去並無醫療輔助器械下(經由3D列印技術製作、根據個別病患的骨頭及神經構造而客製打造),從頭到尾進行時間大約3小時,如今在40分鐘內便可完成。

事實上儘管手術時間大減,但醫師的前置作業量反而增加,因為他得花時間與3D列印醫療研發中心討論,了解模型移至各個地方、分別產生哪些現象,做為手術規畫的依據。但無論如何,手術時間縮得愈短,意謂病患的血液損失愈少,對術後復原產生莫大助益;以此例而論,病患於隔天順利出院,在以往是難以實現的。

值得一提的,一開始3D列印醫療研發中心做「硬」的,後來逐漸轉向做「軟」的。陳怡文舉例,該中心曾運用3D列印製造出細胞和生物材料,幫助一隻受到嚴重燒燙傷的老鼠有效復原,使牠的真皮、皮膚完全長回且無疤痕;她補充說,人的脂肪內有許多幹細胞,一旦加上生醫材料及加速癒合的物質,便可望對於癌症、皮膚或膝蓋的細胞治療產生可觀助益,目前衛福部也透過細胞治療特管辦法中,增加開放應用患者自體細胞進行燒燙傷修復的臨床應用。

皮膚堪稱人體內最簡單的組織,展望今後,中亞聯大3D列印醫療研發中心還將挑戰更艱難的任務,希望有朝一日列印出帶有血氧交換功能的肺,甚至是心臟,值得大家期待。

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