2020年1月10日,南極熊從外媒獲悉,美國(guó)俄亥俄州克利夫蘭診所(Cleveland Clinic)的醫(yī)生開(kāi)發(fā)的3D打印氣管支架已獲得美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)的批準(zhǔn),該醫(yī)院是俄亥俄州非營(yíng)利性多學(xué)科學(xué)術(shù)醫(yī)學(xué)中心。
3D打印氣管支架。圖片來(lái)自克利夫蘭診所。
由克利夫蘭診所醫(yī)師Tom Gildea,M.D。創(chuàng)建的3D打印硅膠支架,可幫助患有嚴(yán)重呼吸障礙的患者保持呼吸道通暢。這樣的呼吸障礙可以由諸如腫瘤,炎癥,外傷或其他腫塊等原因引起。在獲得FDA批準(zhǔn)之前,醫(yī)生對(duì)一部分使用常規(guī)手段無(wú)法治愈的患者開(kāi)展了臨床試驗(yàn),將3D打印支架植入患者體內(nèi)。
3D打印的氣管支架是根據(jù)患者的CT掃描數(shù)據(jù)以及專有3D可視化軟件定制設(shè)計(jì)的,克服了標(biāo)準(zhǔn)支架的常見(jiàn)問(wèn)題,比如可能導(dǎo)致患者發(fā)生氣管并發(fā)癥。
呼吸是很多人理所當(dāng)然的事情,但是對(duì)于許多這樣的患者,每一次呼吸都可能是一場(chǎng)掙扎??死蛱m診所的支氣管鏡檢查科負(fù)責(zé)人Gildea博士說(shuō):“我們很高興能夠?qū)⒋思夹g(shù)帶給全國(guó)各地更多的患者,并感謝與我們合作幫助該技術(shù)應(yīng)用的患者和捐助者?!?/span>
3D打印氣管支架的優(yōu)勢(shì)
據(jù)估計(jì),到2020年,美國(guó)將植入約30,000個(gè)氣管支架。標(biāo)準(zhǔn)氣管支架的設(shè)計(jì)具有有限的尺寸和形狀,通常最適合具有較大氣管的個(gè)體。然而對(duì)于不同的患者經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,因?yàn)闆](méi)有兩個(gè)患者的解剖結(jié)構(gòu)是相同的,因此很難獲得完美的配合,尤其是對(duì)于那些條件復(fù)雜的患者。在患者體內(nèi)未正確安裝的支架可能會(huì)扭結(jié)和彎曲,還可能引起氣管并發(fā)癥,例如新組織的生長(zhǎng),粘液撞擊和組織死亡。
Gildea博士提出了根據(jù)患者特定數(shù)據(jù)3D打印氣管支架的想法,從而使每個(gè)患者的解剖結(jié)構(gòu)個(gè)性化。Gildea博士和他的工程團(tuán)隊(duì)使用CT掃描和專有的3D可視化軟件設(shè)計(jì)支架,然后根據(jù)設(shè)計(jì)3D打印模具,然后向模具注入醫(yī)用級(jí)硅樹(shù)脂得到最終的支架。
除了實(shí)現(xiàn)完美的貼合性之外,使用特定于患者的硅膠支架還具有比傳統(tǒng)硅膠支架更具有耐受性的潛在優(yōu)勢(shì)。由于某些患者的身體不適,可能需要經(jīng)常更換或清潔備用支架。
但是,研究表明,患者專用支架平均可持續(xù)使用一年,而標(biāo)準(zhǔn)氣管支架則只有90天。此外,針對(duì)患者的支架已展示出更短的手術(shù)時(shí)間并改善了患者報(bào)告的癥狀。這可以證明是有益的,因?yàn)樗鼫p少了對(duì)支架更換和修改的需求,而支架更換和修改是標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)件的常見(jiàn)問(wèn)題。
提供針對(duì)患者的產(chǎn)品,以提供個(gè)性化的醫(yī)療保健體驗(yàn)
使用3D打印制造的針對(duì)患者的產(chǎn)品為整個(gè)醫(yī)療部門帶來(lái)了很多好處。除了為患者提供個(gè)性化的體驗(yàn)外,針對(duì)患者的產(chǎn)品還可以更好地通知醫(yī)療專業(yè)人員,并為他們做好手術(shù)準(zhǔn)備。因此,隨著醫(yī)院繼續(xù)采用3D打印技術(shù)以提供個(gè)性化醫(yī)療保健,該領(lǐng)域正在不斷發(fā)展。例如,退伍軍人事務(wù)(VA)的普吉特海灣醫(yī)療保健系統(tǒng)最近宣布與華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院(UW)進(jìn)行為期兩年的合作,以創(chuàng)建針對(duì)患者的3D打印模型,以幫助治療二尖瓣疾病,復(fù)雜的心臟異常。最近,GE Healthcare和Formlabs宣布了一項(xiàng)合作,旨在使臨床醫(yī)生更輕松地從成像數(shù)據(jù)中3D打印患者特定的解剖模型。
因此,包括氣管支架在內(nèi)的3D打印患者專用產(chǎn)品在2018年克利夫蘭診所年度醫(yī)學(xué)創(chuàng)新峰會(huì)上被評(píng)為十大創(chuàng)新之一。Gildea博士還獲得了美國(guó)醫(yī)療器械杰出創(chuàng)新獎(jiǎng)克利夫蘭診所創(chuàng)新舉辦的2018年度發(fā)明家獎(jiǎng)?wù)写龝?huì)。
隨著個(gè)性化醫(yī)療設(shè)備通常以整形外科的形式出現(xiàn),專注于整形外科的Cleveland Clinic子公司推動(dòng)了3D打印的患者專用支架的開(kāi)發(fā)和FDA批準(zhǔn)。為了制造和提供3D打印支架,將成立一個(gè)名為VisionAir Solutions的新子公司,該公司還將致力于將其他3D打印設(shè)備帶給介入式肺科醫(yī)生和需要它們的患者。到2020年底,VisionAir Solutions計(jì)劃開(kāi)始在全國(guó)各地的醫(yī)療機(jī)構(gòu)以受控方式向患者提供個(gè)性化支架。
其他3D打印氣管進(jìn)展
相比于3D打印氣管支架,日本和韓國(guó)的研究人員已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了直接3D打印氣管。
2018年,日本佐賀大學(xué)和長(zhǎng)崎大學(xué)的研究人員使用Cyfuse Biomedical Regenova 3D生物打印機(jī)進(jìn)行無(wú)支架氣管再生。9只大鼠氣管移植成功。
2019年,韓國(guó)的研究人員在一篇題為《氣管與自體上皮細(xì)胞和軟骨細(xì)胞》的論文中公布了研究成果??茖W(xué)家團(tuán)隊(duì)詳細(xì)介紹了他們使用聚己內(nèi)酯和水凝膠與鼻上皮細(xì)胞和耳廓軟骨細(xì)胞的混合物打印人造氣管的辦法。
在用這些材料和組織生物打印人工氣管后,他們將它們移植到15只兔子身體里,其中6只為對(duì)照組。目標(biāo)是找到克服腫瘤引起的氣管問(wèn)題的方法,其中最常見(jiàn)的是腺樣囊性癌和鱗狀細(xì)胞癌。以前,在創(chuàng)造可行的、正確的、能夠產(chǎn)生一種新的上皮細(xì)胞方面,存在著很大的挑戰(zhàn)。隨著感染的發(fā)生,已經(jīng)出現(xiàn)了一些問(wèn)題,這些問(wèn)題變成了疾病,遷移了,或者遇到了障礙。
2019年,意大利羅馬耶穌兒童醫(yī)院日前為一名5歲幼兒患者進(jìn)行支氣管軟化癥和支氣管壁嚴(yán)重萎縮手術(shù),該醫(yī)院首次采用3D打印支氣管植入手術(shù)并獲得了成功,幫助患者恢復(fù)了正常呼吸。專家表示,為患者實(shí)施3D打印支氣管植入手術(shù),在意大利和歐洲尚屬首次。
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