用3D打印機打出一只塑料耳朵。有點科幻？其實在上海不少醫院，醫生們已經在用3D打印技術輔助做手術；很快，第四代3D打印機也將引進上海，它能打出鈦合金物件，有望直接用作骨科材料植入人體—— 3D打印技術“植入”上海醫院。

不久前，美國維克·弗里斯特再生醫學研究所(Wake ForestInstitutefor Regenerative Medicine)所長、外科醫生安東尼·阿塔拉（Anthony Atala）在TED演講時，當眾捧出了一個3D打印而成的腎臟！這個粉紅色的器官柔軟圓潤，甚至有點粘手……全場聽眾立即起立鼓掌。

上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院的一些醫生也馬上在微博上轉發了這則消息，不過不是遠遠地瞧科幻式的新鮮熱鬧，因為3D打印技術已經“植入”他們和不少國內同行的工作，整復外科、骨科、口腔外科……的醫生如今都在利用它輔助做手術；雖然他們用的技術還屬“初級階段”，但已有一大批患者實實在在受益。

普通打印的“產品”是二維的文字、圖片，3D打印的“產品”是三維的立體物件；如果打印機“墨盒”里裝的是塑料，就能打出一個塑料制品，如果裝上細胞，那就能“打印”出器官。

“全耳再造”，從6小時到2小時

放暑假了，九院的整復外科病房住進了許多“先天性小耳畸形癥”病人——他們能聽到聲音，但一側耳朵只有健全耳朵的耳垂大小，甚至幾乎沒有；為了掩飾不幸的尷尬，他們大都留著長發；而沖著張如鴻教授的全耳再造手術，他們從全國各地趕來。

全耳再造手術要先取一段病人的肋骨軟骨，然后植入耳朵部位的皮膚下，抽掉空氣，讓它像真空吸盤那樣貼緊患者頭側豎起來。當然，軟骨植入前先要精雕細刻塑造形狀，所以過去做這樣一臺手術，張教授得在手術室里耗費6小時。如今有3D打印機幫忙，張如鴻事先能得到每個病人“未來耳朵”的塑料模型，手術中的軟骨雕刻有了實物參照，動作快得多，全耳再造手術由此縮短到2個小時。

3D打印是這樣幫忙的：醫生先給病人那只健全的耳朵拍CT片，獲取耳朵軟骨的各項數據——CT斷層掃描的過程，好似將耳朵“切”成無數層薄片，每一層都拍一張透視片；而后的3D打印，可看作CT的逆過程，它根據輸入數據一層層打印出薄片，“堆疊”出一只耳朵。只要1小時，一個栩栩如生的塑料耳朵模型就做好了。

醫用3D打印的遠大目標，是要用細胞等等“打印”出人體器官；所以，用塑料打印耳朵模型只如幼兒學步。但臨床醫學上的這一小步，已足以讓今天的醫生們興奮不已：好處明擺著啊！

給張如鴻等臨床醫生幫忙的3D打印機，在上海交通大學機械學院的實驗室里。這里有從老到新的三代3D打印機，目前用得最多是第三代，它正為上海大部分三甲醫院的骨科，以及山東、廣東、江蘇、浙江等地的一些醫院服務，每年使600多例患者受益。

九院自己也有幾臺3D打印機，除了輔助全耳再造手術，整復外科、口腔科、眼科的醫生還用它幫忙做塑料模型，在給患者修復顱骨、修整下巴、墊高鼻子、重塑顴骨……時派用場。

 
經過20小時，兩個頭骨模型被完整打印出來

高難手術設計，不再“憑空想象”

今年早些時候，英國《經濟學人》雜志在一篇封面報道中介紹說，在代表未來制造業的新型工廠里，3D打印機根據事先擬定的數字化設計圖，打印出各種精細的零部件……這使得制造業擺脫了百多年來標準化、大批量生產的模式，走向個性化、定制化和快速反應的新時代。

3D打印機最適合臨床醫學，因為每個病人要用的“零部件”，都必須個性化定制。

醫用3D打印機也依照設計圖行事，這張圖紙的基礎是給患者拍攝的CT片，聽取醫生的意見后，工業設計師負責修整優化。

安東尼·阿塔拉醫生展示的打印腎臟，雖然還不具備功能，無法用于移植，但已經比打印塑料耳朵模型進了一大步。

器官3D打印，有賴于生物材料、干細胞、組織培養等多學科的科技突破。有的技術路線，是先用生物材料打出“骨架”，再在它上面進行干細胞培養，誘導形成組織；有的則設想直接打印生成器官；更大膽的想法，是用打印機直接在人體上打印，連植入都省了。

上海醫生眼下用的3D打印技術，還很初級，但好處不少，比如也可以幫他們設計手術。

骨盆腫瘤手術是骨科領域難度很高的一種手術，醫生必須速度快、下刀準，切除要干凈。過去，醫生設計手術只能“憑空想象”，有了3D打印機，事先能打印出一個與患者一模一樣的塑料骨盆，你會看到，這個骨盆上有時會有拼接縫，其實每一條拼縫都是醫生手術刀將要觸及的切割線。中國工程院院士、九院骨科教授戴尅戎說：“3D打印的骨盆原型給了醫生充分的手術設計輔助。”

目前，這樣設計手術在上海多家醫院的骨科已成為高難手術前的常規操作。醫生們說：“這下手術室不再那么忙亂，一些高難手術的難度因此降低了。”

第四代3D打印，“科技革命發生了”

王成燾教授是上海交通大學機械學院3D打印相關項目負責人，從上世紀90年代就開始關注這種嶄新的技術。前幾代3D打印機，都只能打印紙質和塑料物件，而他們正計劃從瑞士引進的第四代3D打印機，能打印出鈦合金物件，有望直接用作骨科材料植入人體。

王成燾說：“第四代問世之前的那些，都不能算真正的3D打印技術。只有打印出金屬物件，‘科技革命’才發生了。”

在傳統工業領域，金屬物件的加工是做“減法”——切削鉆挖；而3D打印的堆疊模式是做“加法”，這意味著材料大大節省、效率大大提高。但加工金屬，離不開熱處理如熔煉、鍛造，以往的打印機應付不了；而第四代3D打印機實現了技術突破：它的打印頭能發射溫度極高、焦點集中的電子束，迅速融化鈦合金粉，一點一點完成金屬的堆疊，最終打印出所需的物件。

李祥是上海交大參與第四代3D打印機引進的一位科研人員，他請瑞士方面打印過各種形狀的小金屬塊，包括一個下頜骨。李祥說：“打印機堆疊出的金屬物件內部有空隙，強度不如鍛造的，但用作醫學材料，這也許倒是好事。”他曾試驗在兔子體內植入這種金屬，發現兔子的骨細胞組織鉆進了金屬塊的空隙里，結果金屬與兔體組織結合得更加緊密。“這是不是說，今后植入人體的打印金屬物件也能與生命體互相包容？”李祥說人體試驗還沒做過，希望有機會試一試。

王成燾教授與醫學交叉結緣已近30年。當年，這位研究汽車的摩擦學專家到煙臺參加一個有關人工關節的醫學會議，主持人正是戴尅戎教授；由于摩擦也是研發人工關節的重要環節，兩個人就此結識，合作至今。

“當年的計算機只是286，也沒有網絡，研發條件簡陋得不可想象，但科技把一切都改變了。”回顧近30年來的巨變，王教授說：“直接打印出人造骨的那一天似乎并不遙遠了。”

眾多臨床醫生也在期待那一天。在九院，抓緊培養醫科、工科復合型的年輕醫生，已經成為許多科室主任的共識；黨委書記、眼科主任范先群說：儲備這樣的人才是當務之急，醫生們掌握最新知識和技能，才能更好地造福患者。