郝永強：個性化醫(yī)學與3D打印

郝永強：上海交通大學附屬九院骨科主任醫(yī)師、教授、國家重點研發(fā)計劃首席科學家。主題：個性化醫(yī)學與3D打印。


    郝永強：尊敬的各位同道，上午好，首先感謝上海市增材制造協(xié)會的邀請來參加生物醫(yī)療增材制造發(fā)展的論壇。大會給我的題目是談?wù)剛�性化的醫(yī)療與3D打印。


    （圖示）這個是大自然每天都在發(fā)生的事，但是只要仔細觀察，我們會發(fā)現(xiàn)一個哲理，掉下來的樹葉沒有一片是相同的。人也如此，全球有將近73億的人，光民族有兩千多個，但是指紋是唯一的，我們可以通過指紋來證明你的信息。



    （圖示）不同國家的領(lǐng)導(dǎo)人在APEC會議上有一個不成文的規(guī)定，就是穿同樣的服裝，但是每個人的布料、尺寸都不一樣的。



    但是我們現(xiàn)在醫(yī)療上要求我們針對同一種疾病采用同樣的診療、治療的方案，這個到底是對還是不對？如果是標準化對我們培養(yǎng)年輕的醫(yī)生是非常必要的，但是如果過分的強調(diào)標準化的，我們看看有什么樣的結(jié)果，因為它忽視了我們每個人的特殊性。大部分人是從中獲益，但是大部分是弊大于害。



    最近一部電影《我不是藥神》里面提到分子靶向治療，這種治療是否每個人都適合呢？大量的研究證明了我們通過標準化治療之后，能夠受益的僅僅占到三分之一。換句話說三分之二把時間給浪費了，取得了比較差的結(jié)果。那么如何破解呢？這是我們醫(yī)療本身出的問題，就像我們醫(yī)療的理念和模式出了問題，這個模式是來源于西方機械化大生產(chǎn)生物學的模式，這樣的模式在早期是好的，因為早期在缺醫(yī)少藥的時候可行，但是到了今天我們還要加上心理學、社會學，所以說醫(yī)療模式在發(fā)生改變，從1P到4P，不管多少P，其中有一個非常的重要就是個性化。（南極熊3D打印網(wǎng)編輯發(fā)布。）



    如何實行個性化，各個國家都在研究，習近平總書記在全國衛(wèi)生大會上也提出了把今后衛(wèi)生的工作重點可能是個性化，以前是群體的治療，同樣的病同樣的方案，以求可能我們經(jīng)濟發(fā)展之后，慢慢的從群體治療向個性化治療轉(zhuǎn)變。



    所以說個性化治療是我們今后未來的一個努力的目標，但是如何實現(xiàn)呢？需要選擇適宜的人群。我們今天談個性化和標準化，不代表所有的人都要標準化和個性化，如果要談到個性化，哪些人首先是剛需，必須要進行個性化治療的，然后是如何實現(xiàn)。



    回顧一下現(xiàn)在的發(fā)展，在整個很多工業(yè)技術(shù)，在醫(yī)學應(yīng)用方面產(chǎn)生了巨大的說明。這里面無數(shù)的發(fā)現(xiàn)都不是醫(yī)學發(fā)現(xiàn)的，比如說顯微鏡是科學家發(fā)現(xiàn)的，它對我們的病理學的發(fā)展有了極大的推動。所以我們講只有技術(shù)才會讓個性化醫(yī)療成為可能



    跟醫(yī)學相關(guān)的制造技術(shù)，從人類發(fā)展到現(xiàn)在不外乎三種：從等材到減材到增材，增材是以個性化打印為基礎(chǔ)的。這項技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)就成為個性化醫(yī)療實現(xiàn)的重要的基礎(chǔ)之一，如何實現(xiàn)個性化？我們就是要找到新的技術(shù)。



    我們九院怎么樣把3D打印技術(shù)慢慢的運用到醫(yī)學里面來？（圖示）這個是從上個世紀八十年代末開始，他們從70年代開始做，已經(jīng)做了一些工作，但是苦于找不到一個好的技術(shù)，把這個個性化的醫(yī)療往前推。



    打印機一經(jīng)走出實驗室，上海交大就買了一臺，王教授就說打一個模型出來看看，跟醫(yī)生考慮，很多的影像和醫(yī)學術(shù)語的同行無法溝通，有了這個模型，大大的節(jié)省了時間。



    （圖示）剛拿出來的片子醫(yī)生都知道，但是你給工程師看這個點是什么，他就不知道了，他是一個平面的思維。通過右上方的圖片，打出這個模型之后，你跟他一講，他馬上就理解了，他是一個三維的立體呈現(xiàn)給大家了。這是一個還的骨頭拿掉，做一個東西給它呈現(xiàn)出來。這樣的化就極大地推動了我們骨盆里面的應(yīng)用。有了這項技術(shù)以后，我們發(fā)現(xiàn)完全實現(xiàn)了生物學重現(xiàn)對稱，病人的恢復(fù)也非常的好。由此就開展了不光是骨盆，全身的骨頭的關(guān)節(jié)，所有的關(guān)節(jié)都在開展，建立了相應(yīng)的技術(shù)的體系，在當時的話實現(xiàn)了在兩千年之前實現(xiàn)了臨床的推廣和應(yīng)用，2004年拿到了國家科技部的二等獎。



    但是盡管是突破，3D打印技術(shù)在里面只是起到一個輔助的作用，通過這個模型來幫助你來設(shè)計假體，也可以在假體上模擬安裝，它只是一個輔助的作用，相關(guān)的制造技術(shù)上還沒有突破，它還是用減材制造去制造，流程很復(fù)雜，醫(yī)生的很多的需求通過這個減材制造還是實現(xiàn)不了，在治療上還是有一些麻煩，比如說安裝。但是畢竟往前了很大的一步。 金屬3D打印機，我們可以直接生成，不需要通過檢查治療生成。



    歸納起來我們在個性化醫(yī)療里面的應(yīng)用，一個是手術(shù)規(guī)劃，我們通過3D打印技術(shù)把每個病人的病變的情況通過CT的情況看得到，不管跟醫(yī)生、病人溝通，我們大大的便捷了，這也是目前使用最廣的，我們通過手術(shù)的規(guī)劃把腫瘤的標記打印出來，然后再把它安裝上，它的功能非常的好。



    （圖示）除了手術(shù)規(guī)劃還是模型，它可以把我們?nèi)�身的關(guān)節(jié)通過模型輔助設(shè)計出來，但是現(xiàn)在不需要的。這樣的一個病人是由于一個良性的腫瘤，但是還是反復(fù)的復(fù)發(fā)，造成了左腿的畸形，她就跳著上學到的19歲，上了大學之后學讓她要么退學，要么重新治療。然后有的醫(yī)生讓拿掉，她堅決不拿。后來有了3D打印模型，我們就找到了問題的所在，這樣的話我們通過三次手術(shù)就完成了她的需求。第一個術(shù)后兩周他腿擺正，19年第一次左腳的腿可以踩地了，基本上可以滿足她的要求。大學畢業(yè)之后第二年開了第三刀，術(shù)后五年的話基本上正常了，畢業(yè)后很順利的到的國外工作了。這項技術(shù)幫助了病人，實現(xiàn)的保真，也實現(xiàn)了她人生的規(guī)劃。



    我們用這項技術(shù)在不同的病變都可以用，比如說骨盆的腫瘤，病變的模型。



    （圖示）導(dǎo)管是另外一項用得比較多的，比如說骨盆惡性巨細胞瘤，我們想出能否用一個結(jié)構(gòu)導(dǎo)管引導(dǎo)醫(yī)生截斷，不能截錯。根據(jù)我們骨盆結(jié)構(gòu)的特點，我們設(shè)計了不同的個性化的導(dǎo)管，這樣的話告訴醫(yī)生兩刀，這樣的一設(shè)計好之后，只要是一個醫(yī)生都可以截了。這樣的話我們就方便了復(fù)雜形態(tài)上的結(jié)束，很快的把它拿掉了，拿掉之后再把假肢裝起來。



    （圖示）金屬打印，內(nèi)植入的問題，2013年我們買了醫(yī)院里面的第一臺的3D打印，這個也是我們目前唯一的一個個性化的打印。



    （圖示）這個團隊將近是30年了，這里面涵蓋了像姜聞博博士這樣的材料的公司，還有我們培養(yǎng)了影像學科的博士，還有相關(guān)的合作企業(yè)，這樣的對我們可以做很多的事。



    影像的快速處理，大量的CT數(shù)據(jù)在短時間之內(nèi)把它變?yōu)槟阈枰�的�?shù)字化文件的話，這項工作在這里面有很多具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)言，快速的把這些CT變成你需要的文件，同時把它圈出來，從生物學到生物力學，通過一年的觀察發(fā)現(xiàn)非常好的間隙在不同的階段都有不同的方式進去。



    （圖示）這兩個螺絲釘是緊貼著這兩個皮質(zhì)，往上往下都很危險。所以說這個設(shè)計實現(xiàn)了手術(shù)的精準性，通過獨特的設(shè)計，病人恢復(fù)的非常的快。這個病人已經(jīng)四年多了，從我們的觀察來看，長的非常的理想。



    這些例子看起來非常的簡單，但是它走了很大的一步，以前我們只是把打印技術(shù)用在體外，這例手術(shù)是完成了從例外到體內(nèi)的應(yīng)用，從費用、時間、質(zhì)量、按照方面，有很大的進步。



    骨盆整形是我們做的最多的，不同的類型，不同的腫瘤，這樣的病人只有28歲，兩個孩子的媽媽，骨頭切斷的范圍包括這些（圖示），這是我們打印的假體。這個病人術(shù)后四個月就下地了，術(shù)后一年半就可以活動自如了。我們在不同的分區(qū)都把這項技術(shù)用導(dǎo)管到模型再到假體，多把它運用得很好。



    （圖示）患者50歲，甲狀腺癌骨盆轉(zhuǎn)移，所有的醫(yī)生都覺得很難，一個是手術(shù)很難，但是現(xiàn)在治療的理念不一樣了，如果僅僅是一個地方轉(zhuǎn)，甲狀腺拿掉就可以把它轉(zhuǎn)了，甲狀腺即便轉(zhuǎn)移了，還有五到十年的時間。我們冒著風險幫他拿掉的話，對他生病的延長和生活質(zhì)量的改善都有很大的作用。



    （圖示）肩部腫瘤也是手術(shù)的難點，我們在2014年開的一個，通過打印，這個病人四年多了，在這個基礎(chǔ)上，針對這個關(guān)節(jié)放3D打印，我們做了很多的改進，這樣一個病人同樣是打印出一個模型，規(guī)劃出她的假體，拿掉之后通過重現(xiàn)的技術(shù)，還有部分的肩胛骨設(shè)計出它獨特的導(dǎo)管，獨特的假體，這個病人兩年多了，也非常的好。



    （圖示）這是我們通過術(shù)后看假體，只有3D打印能夠打印出這樣一個個性化的整體，我們通過這項技術(shù)，希望它的骨頭能夠長在一起，這樣一個28歲的年輕的小伙子已經(jīng)一年了，骨頭長得也非常的好。



    這樣的話顛覆了我們的理念，金屬和骨頭不能長在一起的，這是一個理念和應(yīng)用上的突破。



    髖關(guān)節(jié)全球沒有標準化的東西，上個世紀80年代的話我們做了一個髖關(guān)節(jié)，25年了這個病人還是用得非常的好。



    （圖示）這是36歲的侏儒患者，他是一個殘疾人，但是他帶他們?nèi)�村致富，他們�?lián)系到了我們，通過3D打印模型幫他做了雙層的假體，到了山區(qū)幫他開這個刀，根據(jù)手術(shù)的規(guī)劃實現(xiàn)了那么小的身體上裝了這么一個假體，現(xiàn)在兩側(cè)開好。



    （圖示）假體翻修，右髖關(guān)節(jié)需要翻修，兩個腿相差十公分。我們設(shè)計了一個一體化的假體，它能夠有長期的穩(wěn)定性和即刻的穩(wěn)定性。我們通過這樣的手術(shù)實現(xiàn)了假體開完刀就可以下來。這個病人已經(jīng)將近兩年了。



    （圖示）這個病人是一個女性，在更年期，性格非常的怪。她從1982年就開始開刀，1987年又壞掉了，她人工髖關(guān)節(jié)失去了信心的。后來知道3D打印，她又重拾希望了。術(shù)后三個禮拜她也沒有想到就下來走路了。 從我們術(shù)后的隨訪來看，刷這個骨骼長的非常的好，她也非常的滿意，她開了四刀，前面三刀都是失敗了。



    （圖示）強直性脊椎炎，這個病人我們分兩次給他做，先做了一次之后，把失敗的假體取出來，之后他非常的滿意，然后叮囑我趕緊做第二次。這一次在病房里面還沒有拆線就可以下來走了，以前是不敢相信，那么大的空間，我們通過這樣的設(shè)計，早期可以通過這樣的板塊來走。



    還有一些病人是開錯刀的，我們需要的范圍非常的大，把上一次手術(shù)的假體的范圍都要給他拿掉，這給我們手術(shù)帶來的困難，如果沒有個性化很難做，沒有打印也很難做，必須自己設(shè)計假體把它放進去，把整個腫瘤切掉，再把假體裝上去。



    （圖示）創(chuàng)傷，正常的創(chuàng)傷做的鋼板，固定的非常的好，但是里面的腫瘤還沒有看到，開了刀之后腫瘤拼命的長，從我們的CT來看還是可以保住子，但是切除的范圍非常的大。把它的模型打印出來，設(shè)計出來，所以說對于我們來說手術(shù)的范圍非常的大，設(shè)計的導(dǎo)管把整個腫瘤的范圍切掉，整個大腿包括大腿上端包括骨盆那么大的腫瘤，完整的給它切掉，按照打印的個性化，這個腿是等長的。



    （圖示）如果是早期你對安裝有什么問題的話，可以根據(jù)導(dǎo)航來實現(xiàn)精準的安裝，這份工作我們在早期就做了，2006年有文章發(fā)出來了。通過個性化的打印療效比較好，這個工作做了將近20年。



    （圖示）還有我們在眼眶部進行創(chuàng)傷和腫瘤的修復(fù)，由于腫瘤把眼睛拿掉，但是不敢出門，心理上有問題，這項工作從心理治療來說是非常的關(guān)鍵，包括小孩子的先天耳廓的畸形。



    （圖示）牙齒的矯正可以通過打印出不同的牙套，實現(xiàn)同樣的結(jié)果，不光醫(yī)療作用有了，我們還增加的美觀性和舒適性，這些工作都是需要大量的人去開展的。 生物打印是未來的方向，這方面我們的團隊2013年發(fā)了一篇報道。



    我們有了這個打印的技術(shù)，這個打印技術(shù)在我們的骨科的應(yīng)用從手術(shù)規(guī)劃到輔助盜版到金屬假體是一個創(chuàng)新的集成，大家的工作剛剛起步，有許多的從醫(yī)療到管理層，還有相關(guān)的學科的合作。因為這項醫(yī)療跟以前的醫(yī)療不一樣，傳統(tǒng)的標準化醫(yī)療的話就是我醫(yī)生把標準化的產(chǎn)品拿來用，所有的過程不用管，但是個性化的醫(yī)療，醫(yī)生首先要選對合適的病人，同時要選對合適材料工程師，軟件工程師，一起來設(shè)計，同時把它放到病人的身上去。所以說醫(yī)生參與了整個環(huán)節(jié)的過程，大部分的人覺得骨科的醫(yī)生很忙，未來很大的一部分的工作需要生物學習識別，這項工作還有大量的工作要做的，標準、規(guī)范，推廣。沒有準的話很多人會走錯路，我們打印中心也是在交大的支持下整合了所有的學院，開始在做一些工作。



    在醫(yī)生方面要推廣個性化的理念，因為很多人標準化用習慣了，他不愿意用個性化，但是個性化給病人帶來了非常大的好處。2017年在國內(nèi)11個省20家醫(yī)院都是由我們國內(nèi)各個省市頂級的醫(yī)院成立了分中心，  就是把這項技術(shù)快速的推廣到各個省里面去，這個工作已經(jīng)做了非常的好，現(xiàn)在有將近30家了，我們希望我們的步子快一點，更快的推動我們的醫(yī)療發(fā)展。



    謝謝！

主持人：謝謝郝永強的演講，剛才用自己親自經(jīng)歷的很多手術(shù)的案例，為我們形象的展示了3D打印如何幫助醫(yī)生來進行制定手術(shù)的方案，進行手術(shù)，有效的解除了患者的病例。有一些案例看起來血淋淋的，看到很到很多的患者因為3D打印幫他們順利的完成了手術(shù)，重新的開始了生活，我們感到非常的欣慰。再次感謝郝永強主任精彩的演講。