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首个三维打印机制成的完整下颚移植成功

2020-03-03 00:24:30

     本报讯 据英国广播公司(BBC)网站2月6日报道,比利时哈塞尔特大学宣布,比利时和荷兰的科学家利用三维(3D)打印技术制成了首个完整的钛基下颚,并成功将其移植给了一位83岁的老妇,这表明精准的3D打印技术可用于人体骨骼和器官的移植。

    此前,这名女性患者因患有骨髓炎,损坏了下颚的正常功能。科研人员通过核磁共振成像(MRI)获取了病患下颚的准确形状,并利用激光烧结3D打印机融化钛微粒,使其一层层融合,直至重塑出病患下颚的模型,却无需使用任何黏合剂。这种名为“附加生产”的技术利用高精度激光束,连续熔化很薄的钛金属粉末来制造器官。每层钛粉末都与上一层的截面黏合。1毫米厚度需要熔化33层钛金属粉末,而制造整个下颚则需要熔化数千层钛粉末。制成的下颚上面甚至还带有可促进肌肉连结的凹痕和孔腔,以及允许下颌神经通过的套筒,以增加患者未来可能需要的支撑结构。其外面也覆盖了与生物相容的陶瓷层,以便它附着于患者的面部。

    虽然人工下颚约107克,要比天然下颚重三分之一,但病人使用起来并不困难。手术完成之后,患者的下颚迅速恢复了原来的形状,吞咽、说话和呼吸功能等也恢复了正常。通常这种手术都需要住院两周至一个月才能完成,而这位病患仅花费了4个小时就完成了此次下颚移植手术。与传统的制造方法相比,3D打印技术使用的材料更少,生产时间也更短。此前最大规模的3D打印移植是2008年于芬兰实施的半个上颌骨移植,科学家通过将3D打印的钛微粒融入干细胞中,并植入病患的腹部才培养出了与生物兼容的组织。

    哈塞尔特大学的朱尔斯·波肯斯教授表示,这是首次采用定制器官为病人置换整个下颚的手术。由于3D打印机能制造出厚度仅为数微米的层叠材料,也几乎可以与各式原材料兼容,研究人员正在探索以3D打印技术制造皮肤移植微片的方法,以及利用细胞的正确沉积来构建整个器官的途径。比利时3D打印公司Layerwise的总经理彼得·莫瑟里斯也表示,这仅仅是个开始,“附加生产”技术可使LayerWise生产出更复杂的、符合病人需求的器官或移植物,在未来应用于更广范围的移植手术,而不仅限于人类骨骼结构的移植。