王成燾教授簡介：

1940年出生于天津，1962年上海交通大學(xué)機(jī)車車輛工程系本科畢業(yè)，留校任教。1981-1983年聯(lián)邦德國Karlsruhe大學(xué)訪問學(xué)者，1990年受聘為正教授，1991年任博士生導(dǎo)師，首批國務(wù)院特殊津貼享受者。歷任數(shù)字醫(yī)學(xué)教育部工程研究中心臨床數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域?qū)W術(shù)帶頭人、中國機(jī)械工程學(xué)會榮譽(yù)理事、生物制造分會副理事長兼學(xué)術(shù)委員會主任、摩擦學(xué)分會榮譽(yù)理事、上海生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會榮譽(yù)理事、上海康復(fù)工程研究會副會長等職。

近30年致力于工程學(xué)與醫(yī)學(xué)相結(jié)會的交叉學(xué)科研究，研究領(lǐng)域包括：1、人體骨肌生物力學(xué)與生物摩擦學(xué)；2、外科臨床數(shù)字技術(shù)；3、硬組織外科植入物；4、3D打印技術(shù)醫(yī)學(xué)應(yīng)用等。

主持國家自然科學(xué)基金“中國力學(xué)虛擬人”重點(diǎn)項(xiàng)目、亞洲人工關(guān)節(jié)重大國際合作項(xiàng)目及面上項(xiàng)目15項(xiàng)，獲省部級科研成果14項(xiàng)，科研成果“個性化人工骨關(guān)節(jié)CAD/CAM技術(shù)與臨床工程系統(tǒng)”獲2004年國家科技進(jìn)步獎二等獎。出版《人體生物摩擦學(xué)》、《人體骨肌系統(tǒng)生物力學(xué)》、《骨科植入物工程學(xué)》、等國家科學(xué)專著基金資助著作6部，其中，專著《人體生物摩擦學(xué)》獲2011年度中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎二等獎。擁有授權(quán)國家發(fā)明專利30項(xiàng)，共培養(yǎng)博士研究生47名、碩士研究生48名、指導(dǎo)博士后10名。

 剛過完春節(jié)，生物3D打印界便被一則重磅消息炸開了鍋——來自范德保大學(xué)醫(yī)療中心的腎病專家William H.Fissell IV副教授及其團(tuán)隊(duì)使用3D打印技術(shù)開發(fā)出了一種可植入的人工腎臟。這里程碑式的研究成果在業(yè)界再次掀起討論生物3D打印的熱潮。本期我們《3D打印商情》便盛情邀請上海交通大學(xué)教授王成燾為大家講解3D打印技術(shù)在醫(yī)療臨床上的應(yīng)用實(shí)踐。

王成燾教授介紹，上世紀(jì)80年代，3D打印技術(shù)一出現(xiàn)就受到了醫(yī)學(xué)界的重視，當(dāng)時，他與另一位醫(yī)學(xué)3D打印名家、骨外科學(xué)和骨科生物力學(xué)專家、中國工程院院士戴尅戎合作開展個體化人工關(guān)節(jié)研究和臨床應(yīng)用。當(dāng)時，國內(nèi)還沒有3D打印機(jī)，他們便模仿它的工作原理，按照CT片一層一層手工切割塑料板，層層疊加，做出三維模型，解決了個體化人工關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)的需要，隨后在學(xué)校的211工程的支持下，購買了正規(guī)的3D打印設(shè)備，開展個體化人工關(guān)節(jié)的臨床應(yīng)用，并于2004年獲得國家科技進(jìn)步獎二等獎。在之后的10多年間，王成燾教授為醫(yī)學(xué)3D打印研究做出了大量不可磨滅的貢獻(xiàn)。 

    《3D打印商情》：請王教授先介紹一下3D打印技術(shù)之于臨床醫(yī)學(xué)具有什么樣的重要意義？

王成燾：我認(rèn)為現(xiàn)階段3D打印技術(shù)對臨床醫(yī)學(xué)具有如下三個重要應(yīng)用價值：

1、制作患者有關(guān)部位的3D打印模型，它是繼X光、CT/MRI 后醫(yī)學(xué)影像信息的第三個里程碑技術(shù)，當(dāng)前兩者不能滿足醫(yī)生診斷和手術(shù)規(guī)劃需求時，在上述影像信息圖像處理基礎(chǔ)上進(jìn)一步提供一個1:1的實(shí)體模型，對醫(yī)生是一個進(jìn)一步的技術(shù)支撐。

    今天的3D打印技術(shù)不僅提供骨骼的模型，而且可以提供彩色的、包含軟組織的組合式模型，對臨床醫(yī)學(xué)的支撐力度進(jìn)一步增強(qiáng)；

2、3D打印手術(shù)導(dǎo)板。它是今天臨床手術(shù)精準(zhǔn)化的重要技術(shù)支撐，已廣泛應(yīng)用于口腔種植、脊柱椎弓根釘植入手術(shù)、人工膝關(guān)節(jié)置換以及整形外科等領(lǐng)域。從某種程度來說，它與術(shù)中導(dǎo)航，手術(shù)機(jī)器人相比，更容易在臨床中推廣應(yīng)用；

3、金屬3D打印技術(shù)。它的出現(xiàn)不僅使個性化植入物的制造更為便捷，更重要的是它能實(shí)現(xiàn)多孔植入物的制作，將對骨科植入物的設(shè)計(jì)理念帶來很多重大的變化。  

《3D打印商情》：目前可供臨床醫(yī)學(xué)使用的3D打印技術(shù)主要有哪些？

王成燾：目前可供臨床使用的3D打印技術(shù)主要是SLS、SLA和FDM，它們都可以用來實(shí)現(xiàn)手術(shù)模型和導(dǎo)板的制作，我們歷史上曾經(jīng)用過LOM技術(shù)，但由于精度和模型的強(qiáng)度問題，目前已退出使用。金屬3D打印目前存在EBM和SLM兩大技術(shù)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，都有很好的醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景。

 《3D打印商情》：醫(yī)療應(yīng)用對3D打印設(shè)備、材料有哪些具體要求？

王成燾：3D打印設(shè)備和材料是一個整體技術(shù)，在選擇時應(yīng)該考慮如下幾個方面：

    1）、打印精度。相對來說，顱頜面和口腔科要求精度較高，骨科（如骨盆模型精度稍低）；

    2）、表觀質(zhì)量。一般來說SLA的打印件表觀質(zhì)量最好；

    3）、打印速度。同樣一個骨盆模型，用SLA打印約6小時，用FDM打印約40多小時；

    4）、打印件強(qiáng)度。如眼科模型，由于眼窩底骨很薄，對模型的強(qiáng)度要求較高，是我們在這領(lǐng)域放棄LOM法的主要原因；

    5）、后處理的難易程度。大多數(shù)3D打印技術(shù)對于復(fù)雜的模型都必須同時打印支撐，而去除支撐是模型后處理的重要一步。目前好的打印設(shè)備都用不同材料打印支撐，甚至在水中浸泡后支撐會自動融化，而有的打印機(jī)打出的模型支撐很難處理；

    6）、經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)獒t(yī)學(xué)3D打印直接面向患者，患者必須理解增加這一部分費(fèi)用所帶來的價值，因此經(jīng)濟(jì)性是3D打印技術(shù)在臨床推廣應(yīng)用的重要因素。從這一點(diǎn)來說，F(xiàn)DM技術(shù)由于設(shè)備價格便宜，在經(jīng)濟(jì)性方面有它的優(yōu)越性。 

    《3D打印商情》：今年1月份，北美放射學(xué)會召開了一個會議，討論了3D打描、3D打印技術(shù)對放射科構(gòu)成的挑戰(zhàn)。請問這兩者是什么關(guān)系？3D打印技術(shù)是要淘汰放射科還是可以跟放射科進(jìn)行融合？

王成燾：如同我前面所說，3D打印技術(shù)是放射科功能的進(jìn)一步延伸，當(dāng)平面影像數(shù)據(jù)不能滿足醫(yī)生需求時，影像科可以進(jìn)一步通過數(shù)據(jù)處理和建模技術(shù)，利用3D打印進(jìn)一步提供醫(yī)生一個直觀的三維實(shí)體模型。它是影像科功能的進(jìn)一步提升。我認(rèn)為，今后的醫(yī)院影像科都應(yīng)該具備提供三維實(shí)體模型的能力。我們現(xiàn)在幫助很多醫(yī)院建立3D打印能力，有的是單獨(dú)建立3D打印中心，有的就是建在影像科內(nèi)。今后醫(yī)院的收費(fèi)也可以分成兩種收費(fèi)模式：單純CT以及含三維模型打印費(fèi)用。

目前，為了更好的做好肝膽外科、腎外科的3D打印臨床應(yīng)用，上海市第一人民醫(yī)院彭志海院長組織了醫(yī)院影像科和我們工程方的合作，探討如何利用現(xiàn)有影像科的設(shè)備與技術(shù)，將打印所需要的肝膽外科影像數(shù)據(jù)清晰地顯示，而我們工程方在研究如何提高軟組織建模的精度和速度，這也充分體現(xiàn)了在3D打印臨床的應(yīng)用中影像科專家的重要性。  

    《3D打印商情》：在中國（東莞）國際合作周的3D打印技術(shù)創(chuàng)新論壇上，你曾提及國家很快會出臺一些相關(guān)的政策或者是標(biāo)準(zhǔn)，請問現(xiàn)在出臺了沒有？相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或者法規(guī)對于3D打印醫(yī)用有何意義與作用？

    王成燾：據(jù)我所知，國家食品藥品監(jiān)督管理總局 （CFDA）很重視3D打印在臨床中的推廣應(yīng)用，在2015年中相繼對北京、上海、西安等地進(jìn)行了深入的調(diào)研。2015年12月15、16日，對初步形成的法規(guī)性文件邀請了醫(yī)院、企業(yè)、大專院校、科研單位的專家進(jìn)行了深入的討論，應(yīng)該說2016年這些討論的文件會公布施行。我個人認(rèn)為3D打印技術(shù)用于臨床是一個醫(yī)工結(jié)合的、具有一定深度的專業(yè)化過程，就從我現(xiàn)在所支持的光韻達(dá)數(shù)字醫(yī)療科技有限公司的目前的狀況來說，技術(shù)人員已經(jīng)面臨著從“全科醫(yī)生”向“專科醫(yī)生”轉(zhuǎn)化的需求，因?yàn)楦文懲饪漆t(yī)生的需求和整形外科醫(yī)生的需求、專業(yè)背景和術(shù)語都是完全不同的，工程人員只有能和這些專業(yè)醫(yī)生融合，聽得懂他們的需求，才能更好的提供3D打印服務(wù)。

    《3D打印商情》：目前而言，3D打印在醫(yī)療上的應(yīng)用還存在哪些瓶頸與障礙？可有解決方案？

    王成燾：3D打印技術(shù)是一個嶄新的技術(shù)，它本身還處于不斷發(fā)展中。他在臨床中的應(yīng)用也會不斷的深入和推廣。目前醫(yī)生方和工程方都有很大的積極性。但他屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，國內(nèi)外都有嚴(yán)格的監(jiān)管系統(tǒng)。如美國的FDA，中國的CFDA等，如何盡快的出臺相關(guān)的政策法規(guī)，使大家在發(fā)揮科學(xué)積極性的同時，又有法規(guī)可依是當(dāng)前的瓶頸問題之一。

    3D打印在臨床中的應(yīng)用最終面向的是患者，患者使用這項(xiàng)技術(shù)也很自然的必需付費(fèi)。而付費(fèi)目前在我國是有一定的監(jiān)管系統(tǒng)的，能否進(jìn)入醫(yī)保要由衛(wèi)計(jì)委決定，因此3D打印醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用的推廣是一個系統(tǒng)工程，如何處理好是當(dāng)前的又一瓶頸。湖南省以省發(fā)改委和衛(wèi)計(jì)委的名義出臺了正式的試點(diǎn)性文件，我們也在努力推進(jìn)上海學(xué)習(xí)湖南，進(jìn)行試改。  

    《3D打印商情》：您是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院數(shù)字醫(yī)學(xué)臨床轉(zhuǎn)化教育部工程研究中心的帶頭人，能否請您介紹一下，到目前為止，中心所取得的突破與進(jìn)展？以及在技術(shù)成果推廣等方面所取得的進(jìn)展？

    王成燾：目前中心的戴尅戎院士和我本人都在努力推進(jìn)3D打印技術(shù)臨床應(yīng)用的工作。我本人則帶領(lǐng)我們機(jī)械工程學(xué)原有的數(shù)字醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)在上海松江高科技產(chǎn)業(yè)園建立了一個3D打印醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)化基地，我的目標(biāo)是把醫(yī)學(xué)3D打印的成果從PPT轉(zhuǎn)化為GDP，我叫做P2P工程。因?yàn)?D打印技術(shù)在臨床中的應(yīng)用很多醫(yī)生推出了精彩的案例，在各種會議上用PPT的形式展現(xiàn)，令人鼓舞。但是，作為一個醫(yī)學(xué)3D打印產(chǎn)業(yè)，如何取得企業(yè)所必須的GDP效果，存在著大量的問題需要去探討和努力解決。目前作為我們產(chǎn)業(yè)化基地的上海光韻達(dá)數(shù)字醫(yī)療科技有限公司是完全按照醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)的體制要求設(shè)計(jì)和建設(shè)的，正在努力通過醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)ISO13485體系認(rèn)證，潔凈車間正在經(jīng)歷主管部門的檢測和考核，導(dǎo)板成品和手術(shù)規(guī)劃軟件在按照國家規(guī)定的二類醫(yī)療器械要求進(jìn)行產(chǎn)品注冊申報。工程化的工作在努力的進(jìn)行中。

    《3D打印商情》：研究中心的名稱里有“教育部”的字樣，中心是否承擔(dān)著教育的職能？3D打印對于臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)方面有什么啟示？

    王成燾：“教育部”三個字主要是因?yàn)樵撝行氖菑慕逃�部申請和獲得批準(zhǔn)建立，所以全稱是上海交通大學(xué)數(shù)字醫(yī)學(xué)臨床轉(zhuǎn)化教育部工程研究中心。由戴尅戎院士和我為主在建設(shè)，雙方都有很大的研究生團(tuán)隊(duì)，從博士后、博士生、碩士生三個層面培養(yǎng)學(xué)生。

    《3D打印商情》：據(jù)我所知，國內(nèi)醫(yī)學(xué)3D打印云平臺在2015年9月19日就開始上線運(yùn)行了，請你介紹一下這個云平臺有什么功能作用？到目前為止推廣與應(yīng)用情況如何？

    王成燾：3D打印醫(yī)學(xué)應(yīng)用最大的特點(diǎn)是個體化。他和系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的醫(yī)療器械產(chǎn)品不同，它在醫(yī)院中的需求是隨機(jī)出現(xiàn)的，作為一個專業(yè)從事醫(yī)學(xué)3D打印企業(yè)，如何在第一時間捕捉到某地區(qū)某醫(yī)院出現(xiàn)3D打印需求、當(dāng)醫(yī)院出現(xiàn)需求時如何獲知何處能提供這一服務(wù)，這一信息的溝通只有通過今天的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

    3D打印技術(shù)在臨床中的應(yīng)用不是靠一臺打印機(jī)就能夠完成的，必須靠一個工程系統(tǒng)，對投資的需求很大，完全靠醫(yī)院自己建立是不科學(xué)的，我們幫助醫(yī)院建立3D打印中心，是立足于幫助醫(yī)院建立基本的需求，更高層次的需求還是需要通過第三方服務(wù)的模式實(shí)現(xiàn)，做到資源共享。這一模式也只有通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

    正是在這樣一個市場和技術(shù)背景下，光韻達(dá)數(shù)字醫(yī)療建立了光韻達(dá)醫(yī)學(xué)3D打印云服務(wù)平臺。該服務(wù)平臺的技術(shù)宗旨是“您提要求，我來實(shí)現(xiàn)”。即醫(yī)生主要提出臨床需求，工程實(shí)現(xiàn)由云端的工程系統(tǒng)完成。為了讓醫(yī)生方便的提出要求，我們提供了一個功能豐富的客戶端，使醫(yī)生可以利用該客戶端傳遞醫(yī)學(xué)影像信息，利用客戶端軟件自己處理醫(yī)學(xué)影像和建模，利用客戶端提供的專業(yè)化手術(shù)規(guī)劃軟件進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃，并且和工程端實(shí)現(xiàn)面向設(shè)計(jì)的互動討論。實(shí)踐表明，今天的工作方向是把這一切盡快實(shí)現(xiàn)手機(jī)化。

    《3D打印商情》：3D打印技術(shù)近兩年發(fā)展很快，誰也不知道未來它能干些什么，如果有新型材料面世，應(yīng)用上可能還會進(jìn)一步拓寬，所以希望您憑借自己對該技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用與發(fā)展的研究，展望一下3D打印未來在臨床醫(yī)學(xué)上可能出現(xiàn)的應(yīng)用？

    王成燾：我認(rèn)為醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)眼下須要做得工作是：

   1、軟組織的3D打印，核心技術(shù)是軟組織的醫(yī)學(xué)圖像處理和建模技術(shù)，多模圖像配準(zhǔn)技術(shù)；

2、下一步的3D打印模型不僅提供“看”的功能，還應(yīng)豐富“干”的功能，即可以在手術(shù)工具操作時，如同操作真實(shí)的人體組織一樣，核心技術(shù)是面向打印工藝的材料；

3、基于金屬3D打印技術(shù)的骨科植入創(chuàng)新設(shè)計(jì)，特別是使用多孔技術(shù)的植入物創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

當(dāng)然，用人體細(xì)胞進(jìn)行器官打印是一個重要的前沿醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)，目前屬于前沿基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，非常重要，必須投入足夠的資金和人力開展這項(xiàng)工作，否則我們將在未來醫(yī)學(xué)中落后。但是它目前離開進(jìn)入臨床還有相當(dāng)?shù)木嚯x。目前傳說在3D打印血管方面取得了動物實(shí)驗(yàn)的成功，并準(zhǔn)備植入人體，我覺得是完全可能的，因?yàn)檫@是細(xì)胞3D打印技術(shù)最接近臨床應(yīng)用的領(lǐng)域。至于打印肝臟、腎臟等等組織器官，目前打印的組織能夠成活已經(jīng)是很了不起的成功，要做到實(shí)現(xiàn)這些臟器的功能，還需要科學(xué)家們不斷的努力。

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