北大首钢医院泌尿外科赵子臣医生在美国进行博士后研究员工作期间，在美国明尼苏达大学泌尿外科Robert Sweet教授和北大首钢医院泌尿外科那彦群教授的指导和支持下，自2015年11月起以主要组织者和研究者的身份参与了“患者特异的高仿真度3D打印器官项目”，并于2017年12月6日在 Advanced Materials Technologies 杂志上作为联合第一作者发表了名为 3D Printed Organ Model with Physical Properties of Tissue and Integrated Sensors 的文章。

　　文章一经发布，就被美国多家机构和网站转载报道。美国国立卫生院（National Institute of Health, NIH）在其官网发布了该项研究的特邀新闻稿，美国福克斯新闻频道（FOX NEWS）对该项研究也进行了报道并发布了相关的视频。该文章目前已于网络优先发布，并将作为 Advanced Materials Technologies 的封面文章于2018年初正式发表。

　　“3D打印”早已经不是新鲜事物了。目前3D打印技术除了应用在医疗等专业领域外，在我们的日常生活中也随处可见。

　　外科医生在临床上遇到复杂或者棘手的病例时，通常都是基于现有的平面的（2D）或者立体重建的（3D）影像资料，与专家或同事讨论手术方案，在脑中进行“术前预演”。随着3D打印技术的发展，可以在术前打印出在解剖结构上非常相似的模型。北大首钢医院泌尿外科那彦群教授在2013年就带领他的多学科团队，打印出了国内首例基于患者的高仿真的带有“肾癌”的肾脏模型，这样在术前就能够结合实物模型和影像学资料，更立体、更直观地进行术前规划和演练。

　　对于外科医生来说，术中“触觉”的重要性不可替代，可以说是外科医生的“第二双眼睛”，但是目前大多数的3D打印模型，都是硬质材料；虽然少数3D打印机厂家可以提供非常有限的几种固质地的软质打印材料，但仍然大大地限制了3D打印模型在术前演练中所提供的准确性和适用性。

　　赵子臣医生参与的此项研究在美国明尼苏达大学医学院选取了一位患有前列腺癌并准备接受前列腺癌根治术的患者，在术中切除整个前列腺标本后，立即对其组织的机械学性能（硬度、弹性等）、光学性能等多种质地数据进行了细致地采集，并基于这些数据配置制了相应的3D打印“墨水”；根据术前采集并进行三维重建的前列腺磁共振影像，在定制的3D打印机上打印出了一个在机械学性能和光学性能上都与原组织标本极相似的前列腺模型。此后，该团队还在这个模型中嵌入了3D打印的芯片，进而可以感知和测量外界施加于该前列腺模型表面和其内部“尿道”的压力。

　　以往的软质3D打印的模型材质的软硬度可选择性很有限，且大都是根据医生或者工业制造人员的主观感受来定的。这个研究的团队包括了多个院校的医生以及工程师，他们研究探索并第一次实现了基于患者特异性组织质地数据的指定器官的定制打印，也就是说，可以实现我们所想要的各种软硬度的器官模型，不仅是“看起来像”，而且“摸起来也像”；从3D打印“解剖学仿真度”朝着更进阶的“组织学仿真度”迈出了一步：此后我们不仅可以打印出在解剖学上很相似的模型，也可以打印出在组织机械学特性上高度仿真的模型；打印出的模型不仅可以用来看，也可以在模型上进行分离切开缝合等操作。在术前结合这种高仿真度的模型进行患者沟通、手术规划和术前手术预演，可以更好的重建术中的情况，有望进一步改善患者术中的安全，提高手术成功率。

　　该研究对于医学教育和手术训练也有重要的意义。对于疑难、少见等特殊病例的更加“准确”和“逼真”的复制和重建，可以让初学者在学习阶段就有机会亲自练习和体验，此后如果在临床上遇到了类似的病例，就可能会更有信心地完成手术，也会加强手术安全、保障患者更好的预后。另外，该研究中在模型中整合了芯片，可以测量施加在组织上的力，这就从一定程度上克服了实物模型在仿真模拟培训中无法收集客观数据的这一缺陷，有助于在教学和培训更好的评估术者对于组织的保护和是否存在暴力操作等情况，对组织的保护和细致操作是一种更有意义的“微创”。

　　“这只是一个很初步的研究”，赵子臣医生说，“那彦群老师多年前跟我们提过3D打印有生理功能的器官这种设想，当时我听起来感觉很天马行空，但是随着材料学、制造业和计算机技术的快速发展，以及医疗与多学科合作的进一步深入，有生理功能器官的打印一定会有可行性。届时，除了在术前规划、手术预演、术中引导、教育培训等方面发挥更大的作用外，也可能会最终实现器官替代和移植的宏大目标！”

　　视频链接：https://www.youtube.com/embed/nzitXLNynpw?wmode="opaque&rel=0

　　网站链接：https://www.nibib.nih.gov/news-events/newsroom/unique-3d-printer-creates-realistic-model-patient-prostate-aims-vastly-improve

　　（首钢医院）

　　编辑：玉洁