從掃描到3D列印解決方案：3D 列印義肢

為了追求以患者為中心的護理、規劃和治療，醫療保健提供者和醫院越來越多地將 3D 列印作為寶貴的資源，以提升培訓、優化術前準備以及製作個人化手術器械和指南。對於新加坡陳篤生醫院 (TTSH)來說，用於 3D 列印的樹脂的多功能性有助於製造出逼真的義肢。

改變陳篤生醫院醫療 3D 列印中心的病患護理

醫院中經常發生的緊急手術需要快速的反應時間，這往往使得依賴第三方供應商提供解剖模型和手術指南變得不切實際，特別是對於大型機構而言，這使得對第三方供應商提供解剖模型和手術指南的依賴減少實用，特別是對於較大的機構。這促使 TTSH 建立了內部 3D 列印實驗室，保證為患者提供及時、準確的解決方案。

「過去，要獲得 3D 列印或 3D 模型，我們必須尋找供應商。尋找供應商並不容易。而且，由於臨床醫生的日程本來就很繁忙，這讓事情變得很困難。」－TTSH 醫療 3D 列印中心骨科醫生兼首席臨床總監 Michael Yam 博士

該中心為醫院、其科室和患者提供臨床服務。它於 2022 年 11 月正式啟動，自 2020 年起開始運作。外科醫生也使用該中心列印夾具或客製化工具來輔助手術，或列印用於練習複雜手術的模型。

該中心配備了Formlabs的 Form 3B+ 和 Form 3BL 3D列印機以及各種生物相容性材料。

「Formlabs 的 3D 列印機與生物相容性樹脂配合良好，這對我們的外科手術非常有用。它提高了我們手術的準確性和精確度。這讓我們的生活變得輕鬆，因為如果我們需要對患者進行手術並且很快需要掃描，內部設施將負責這一過程並確保快速完成。」－TTSH 醫療 3D 列印中心骨科醫生兼首席臨床總監 Michael Yam 博士

挑戰

2022 年，73 歲的 JF Lian 在與皮膚癌對抗時，切除了大部分外鼻。 Lian 說，他已經接受了臉上中間有一個洞的生活，當 TTSH 為他提供了獲得與原始器官幾乎一模一樣的 3D 列印鼻子的機會時，他感到驚喜。為 Lian 3D 列印假鼻子是該中心的試點計畫。

▲皮膚癌倖存者 JF Lian 先生和他的 3D 列印臉部模型和假鼻子。

解決方案

一位同事向任博士建議，中心為Lian設計並 3D 列印假鼻子。「我知道 3D 列印有多有用，而且我一直在尋求突破界限，」任博士說。因此，2022 年 11 月，TTSH 的醫療 3D 列印中心根據 Lian 的臉部掃描結果，為他量身設計並 3D 列印樹脂製成的假鼻。

第一步是建立 3D 列印檔案，該檔案源自於手術前對 Lian 臉部進行的 CT 掃描。 3D 列印工程師對影像進行清理，並將其「切片」成列印機可以讀取的檔案。在 Formlabs 的 Form 3B+ 3D 列印機上用手術導板樹脂列印假鼻大約需要一個小時。接下來，將 3D 列印件浸泡在異丙醇中以去除多餘的樹脂。然後將 3D 模型放入固化機中，在紫外線下硬化。最後，對其進行修剪、打磨和拋光，為噴漆做好準備。

由於 3D 列印可以解決許多醫療問題，任博士表示，「我們希望讓患者更容易使用 3D 列印。」


▲任志強博士的團隊嘗試在不同類型的材料上繪畫。	▲經過多次嘗試和嘗試才獲得正確的膚色。

▲連先生的 3D 列印鼻假體的形狀、貼合度和功能測試。

結果

為Lian製作 3D 列印的假鼻首先是對他的臉部進行 CT 掃描，然後對掃描結果進行處理和列印。在因體重減輕和臉部變化而出現最初的適配問題後，進行了新的掃描。在任博士與新加坡技術教育學院 (ITE) 的化妝品專家 Goh 女士和 Ho 女士合作之前，逼真的彩色印刷一直是一項挑戰。儘管他們有舞台化妝經驗，但繪製樹脂假體以匹配膚色需要進行大量的實驗，對陽光照射和合身性的擔憂也仍然存在，但他們繪製了精美的細節並塗上了面漆。最終，透明膠帶和眼鏡的巧妙使用有助於舒適地固定義肢。

▲TTSH 3D列印團隊負責人Michael Yam博士於2019年首次使用3D列印輔助手術。

準確結果的手術指南

任博士也分享了Formlabs 3D列印技術在醫院的各種應用，包括手術導板。他們利用 3D 列印手術導板進行了大量手術，取得了更好的結果、更高的準確性並節省了時間。

談到最近涉及使用手術導板的案例時，任醫生說：「一名 60 多歲的男子因道路交通事故來到我們醫院。他的股骨有一個形狀不尋常的缺損，需要進行骨移植。我們先進行 CT 掃描來檢查骨頭。利用掃描數據，我們設計了一個客製化的夾具來匹配缺陷的形狀。然後使用 Formlabs 的技術對該夾具進行 3D 列印，然後進行後處理和滅菌以供手術使用。在我們 3D 列印中心設計的手術導板的幫助下，我能夠精確切割移植物以適應缺損。這簡化了過程，減少了骨成形和手術時間。它還減少了麻醉時間，有可能降低感染率。」

▲TTSH 列印的患者特定手術導板和 3D 模型範例，在眾多手術中實現了卓越的準確性和效率。

未來 3D 列印項目

TTSH 目前正在進行一個涉及植入式列印（即列印植入物）的計畫。當被問及這項突破性努力正在探索的材料時，任博士解釋說：「我們計劃使用鈦和不銹鋼等傳統材料，並探索PEEK 和有機矽樹脂印刷用於這些目的，特別是對於有機矽的義肢來說。」

該醫院也正在開展一個將擴增實境與 3D 列印相結合的項目，用於教學目的。「列印所有內容是不可行的。因此，擴增實境可以在這方面提供幫助。這將改善培訓並增強相關人員的信心，」任博士補充道。

除了植入物和教育工具外，TTSH 還將重點擴大到列印越來越多的義肢和手術導板。這些努力旨在生產高度客製化的義肢和設備，完全滿足患者的個人需求。此外，透過 3D 列印建立的手術導板將為外科醫生提供複雜手術的精確模板，從而提高準確性和結果，TTSH 也希望突破個人化醫療的界限並改善患者護理。