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打造醫療專屬神器—3D列印

3D列印技術具備「客製化」的優勢,亦應用於印製病患患部的模型,提供醫師全方位且具體的術前演練、模擬與溝通,已陸續協助多項醫學分科進行臨床病例,合作醫院包括成大醫院、臺大醫院、花蓮慈濟醫院、義大醫院、臺中榮總、長庚醫院、奇美醫院與菲律賓STI醫學中心等,合作研究包含骨科、神經外科、口顎外科、整形外科、牙科、耳鼻喉科等,至今已累積了1200多例的成功臨床應用。 更多資訊詳科技大觀園: https://scitechvista.nat.gov.tw/student/c/sTyU.htm
 
 
近年來,科技界最熱門的一位明日之星之一,非3D列印莫屬了!其實,3D列印並非在這幾年間突然出現,早在1981年,日本人小玉秀男就提出三維塑料模型的製造方法。原先3D列印多集中在工業領域上的應用,之後隨著技術的革新,3D列印逐漸在各個領域中蓬勃發展,如運動、藝術、醫學、藥物等領域,都可以看見3D列印的身影。此技術徹底改變傳統製造業的生態,它擁有自由設計、客製化、節省開發成本等特性。
3D列印,又稱「積層製造」或「加法製造」。利用層層列印疊加黏結的技術,透過電腦繪圖設計建立為3D模型,再經由切層軟體把3D模型解構為一層一層的2D幾何形狀,做為製造時層層材料堆積的藍圖。
從1999年開始,成功大學方晶晶教授研究團隊與醫學院臨床外科醫師不間斷合作至今,針對外科醫師的需求,開發能應用在臨床上的客製化醫療器材,利用3D列印技術快速製造個人化一次性手術工具用於開刀房。模型提供醫師全方位且具體的術前演練、模擬與溝通,已陸續協助多家醫學中心不同科別進行臨床應用,合作機構與醫院包括成大醫院附設醫院、台北榮民總醫院、台北市立萬芳醫院、台北新光醫院、臺安醫院、台北和平醫院、台北國泰醫院、台北醫學大學附設醫院、台北雙和醫院、新竹長庚醫院、台中中山醫學大學附設醫院、台中慈濟醫院、成大醫院斗六分院、嘉義長庚醫院、嘉義聖馬爾定醫院、嘉義基督教醫院、中國醫藥學院北港醫院、台南市立安南醫院、台南新樓醫院、佳里奇美醫院、柳營奇美醫院、花蓮慈濟醫院、高雄醫學大學附設醫院、高雄義大醫院、高雄長庚醫院、高雄晨光醫院、菲律賓STI醫學中心等,包含骨科、神經外科、口顎外科、整形外科、牙科、耳鼻喉科等1200多例的成功臨床應用。
過往,術者只能透過醫學影像拼湊、檢視患者的患病組織,如今可以直接將組織列印出來,如骨骼、細胞、血管等組織,使得患部組織在術前就得到清楚、全面性的檢視,提供外科醫師更精準的術前資訊,提高手術的成功率,特別是面對困難複雜的病例時,能有更好的把握,縮短手術時間、降低失血量,及術後併發症。同時,醫師也可透過為病患量身打造的3D列印模型,更清楚的向病患及家屬溝通病灶部位與手術過程。

應用案例
骨科與神經外科因骨折、變形、腫瘤、嚴重滑脫、側彎,需要打骨釘加以固定,3D列印工具可以協助醫師打骨釘時精準的避過脊椎附近滿佈的神經血管,避免傷害重要組織器官,特別是頸椎手術有高困難度的病例。此外,頸椎或腰椎在術後常要配戴護具加速復原,因個人身形不一,相較於傳統固定幾種尺寸的護具,3D列印客製化護具除了能因應個人身形尺寸、解剖特徵外,又具有輕量、透氣通風、美觀、易清洗、方便穿脫等優勢。由於是完全合乎解剖特徵的合身設計,即使無軟內墊也不易發生壓瘡。此外,牙科與口顎外科植牙用的植牙導引板、術中用咬板、隱形矯正器,都可以客製化量身訂做。其中,無法透過齒列矯正手術來改善顎骨歪斜或比例不合諧的患者,需要透過正顎手術來端正顎骨、保有正常咬合,「導航式正顎手術規畫系統」幫助外科醫師在術前計畫,即時檢視規劃可兼顧咬合、對稱與和諧比例的顎骨新位置。再以3D列印生物相容性醫材,製作術中用定位咬板,實現手術規劃目標。
而當腫瘤侵蝕正常組織、需要手術切除,造成骨骼或是組織缺損;或因為車禍骨折造成組織變形,需要重建手術恢復機能與外觀時,先以電腦斷層掃描影像,透過手術計畫軟體建立個人組織模型,進而在電腦上模擬手術,設計切骨定位手術導引工具,以3D列印產出個人病灶組織模型,能夠提供術前演練,並開發術中使用的客製化手術工具。
3D列印技術掀起一波數位醫療革命技術,加速臨床醫學的應用,不僅能在術前建立準確的患者器官模型供外科醫師模擬手術外,也能夠在術後提供患者復健用。在3D列印的發展上,南臺灣地區本身就是金屬工業及加工重鎮,而臺南科學園區匯聚了3D列印材料、軟體、符合醫療器材優良製造規範的製造工廠等服務場域相關廠商多達數十家,形成成熟完整的產業聚落,配合成功大學進行產學合作,成為臺灣發展3D列印技術的核心重鎮。3D列印為個人化醫療、精準醫療的發展提供助力,是未來醫療領域勢不可擋的趨勢;在未來,將朝向幹細胞、人造器官等再生醫療的目標發展,可望造福有器官移植需求,卻苦等不到可用器官的病患,帶來醫療新突破。
 
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