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台北市立圖書館教育資源中心【終身微學習資訊站22期】後疫‧科技起手式專欄

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醫療 3D 列印技術的發展以及未來展望

3D列印技術的出現，將提供客製化的醫療服務，加速醫療的數位化，也帶動了醫療的革命性進步。3D列印技術可以輔助戰傷手術的治療，降低手術時間與出血量並提高手術的成功率，更可以製作輔具義肢來協助患者恢復生活機能。 2012年英國經濟學人雜誌大膽預測將掀起第三次的工業革命的關鍵技術就是「3D列印」。透過3D列印技術，我們不僅可以提升目前的醫療手術品質，未來甚至結合組織工程再造，列印出可移植的器官。3D 列印在醫學的未來發展大方向可以分為五個階段，分別是非侵入式材料（術前模擬與教學）客製化手術導引版→客製化金屬植入物→可吸收的暫時性植入物→生物列印器官。從臨床應用到基礎醫學研究，3D列印的技術將會在近幾年內帶領醫學研究與應用進入一個新的階段。

3D列印在臨床應用的關鍵在於發掘臨床的需求，並使用3D列印技術導入找到最合適的創新臨床模式應用，此過程需要醫師與技術工程師大量的溝通與討論，才能激盪出創新的應用模式，而醫療3D列印的處理標準流程整體流程可以分為四個階段來處理：

1. 醫學影像及掃描
2. 電腦輔助設計
3. 3D列印製作
4. 3D列印實體模型處理以及臨床應用。

透過3D列印技術的導入，可以協助醫師面對複雜的臨床個案，做術前的電腦分析以及手術規劃。

在骨科範疇中，骨盆環骨折是國內很常見的嚴重外傷，受傷原因大多是交通事故和高處墜落、直接撞擊骨盆擠壓所導致，年輕人或老年人都可能發生；同時，骨盆是人體結構學裡最複雜的部分，故手術難度極高，成為全球死亡率和殘疾主因之一。骨盆和髖臼骨折長久以來是性質相當複雜的傷害類型，執刀醫師需憑經驗及很好的立體解剖概念，才能勉強拼湊出病人的受傷情形，因此醫師能做的術前規畫也十分有限。更困難的是，由於鋼板必須在手術進行過程中才能進行彎曲、塑型，且每次塑型都要經由c-arm X光機反覆照射確認與病人骨頭的貼合程度，這些工作不僅增加了病人及醫療人員曝露在輻射下的次數，也拉長了手術時間，連帶導致較多的出血量。

運用3D列印技術，試圖改善以上傳統手術方法的缺失。骨盆及髖臼骨折的病人在送入急診後，會先進行電腦斷層掃描，接著醫師可以利用3D影像處理軟體，透過取樣、切割、鏡像模擬和徒手復位等功能，模擬重組出病人骨折部位復原的模樣，並送到桌上型3D列印機，以一比一的比例印出病人真實大小的髖臼部位模型。如此一來，醫師可以先在模型上做鋼板的預先塑型，且完全符合個別病人的骨頭形狀和角度。完善的術前規劃也促進更順暢的手術過程，減少了手術時間和出血量，為病人帶來更好的醫療品質。

9歲的蒙古兒童阿莫，因為4個月大時經歷右腳骨折，從1歲開始反覆接受了4次手術，卻一直癒合不良；幾個月前，阿莫的爸爸得知臺灣有醫療團在當地義診，帶著行動不便的阿莫前來求診，在三軍總醫院的全力支持下，開啟了這場橫跨兩國、將近3000公里的旅程。

阿莫當時在蒙古國立創傷醫學中心接受內固定鋼釘植入手術治療，之後的追蹤發現一直癒合不良，反覆接受4次手術，最後一次還因感染，移除內固定鋼釘，也一直保持右下肢脛骨和腓骨骨折癒合不良的狀況，甚至影響生長，造成長短腳約15公分。

因為小朋友的骨頭又小又軟，加上骨頭變形嚴重，術前特別結合國防醫學院醫用3D列印中心及國家實驗研究院的資源，運用3D列印技術印出阿莫的1：1骨頭模型，在體外進行多次模擬手術，確認截骨位置和角度，大幅減少手術的誤差風險。另一個手術的困難點在於，為了幫才9歲的阿莫保留生長板，三總團隊使用伸縮髓內釘與鈦合金鋼板來固定骨折部位；將公母釘套在生長板兩側，在骨折癒合的同時，伸縮髓內釘可以同時讓骨頭繼續生長。

在此手術完成之後，醫用3D列印中心團隊更與骨科李沅達醫師一同進行客製化3D列印術後固定裝置，避免因為頻繁的換藥，而反覆的使用石膏固定拆除，提供病患更好的固定效果以及治療品質，值得一提的部分是在透過客製化的重建，醫療團隊更將臺灣的logo放在固定裝置上，期待可以透過這一次的國際醫療案例，將臺灣的醫療實力讓世界看見，也將臺灣的愛帶到世界的每一個需要的角落。

隨著新冠肺炎的升溫，醫療人員迫切需要各種防護裝備（PPE）來應戰，但各地工廠卻因疫情關係相繼停工，造成供不應求的窘境。因應全球防疫裝置供應短缺，為此本團隊醫用3D列印中心團隊以及三軍總醫院護理部潘玉玲督導團隊共同研發3D列印防護面罩提供學院及醫院醫護人員使用，於一周內完成研發以及院內3D列印微量產測試，透過3D列印技術進行防護面罩開發研究，可以在第一時間在地化製造生產防護面罩提供給第一線檢疫人員與醫護同仁使用，即時解決醫院面罩不足的情形。此外，藉由臨床人員使用回饋，更可以使用3D列印技術進行面罩快數設計改良開發，縮短最佳版本設計研發時間，更可進一步大量生產製造，提供國內外各醫療院所使用。

醫用3D列印中心團隊於5月23日受邀代表亞洲區及臺灣參與由 M I T麻省理工大學主辦之全球七大洲3D列印防疫線上高峰會，線上分享臺灣使用3D列印技術進行防疫物資製作經驗分享，並分享如何與國際NGO非政府組織OSMS（Open Source Medical Supplies）進行跨國合作，提供相關技術協助多國（美國、日本、阿富汗、印度）使用3D列印技術進行防疫物之製作。

109年5月14日國防醫學院參與國際NGO開源醫材組織（Open Source Medical Supplies）國際會議時阿富汗代表請求國際支援協助阿富汗醫院進行醫療物資提供以及協助，國際團隊聯繫國際開源醫材組織臺灣區（Open Source Medical Supplies -Taiwan），進行線上會議討論以及需求瞭解。日前與三軍總醫院國際醫療中心方文輝主任團隊共同合作，於7月10日(五)寄送1040個3D列印防護面罩以及2000透明片寄送至阿富汗，並將持續製作相關3D列印醫療支援國際有需要的醫療機構。

依據國際非政府組織OSMS（Open Source Medical Supplies）統計全球各地3D列印及開源醫療物資的製作情形，目前全球利用3D列印製作防護面罩為主要趨勢大宗，全球3D列印防疫物資統計兩個月內共計完成一千萬件製作，其中3D列印防疫面罩為主要大宗。在未來國防醫學院將持續進行國際醫療援助與交流，近一步達到Taiwan Can Help and Taiwan is helping!

在今年109年9月4日蔡總統視導國防醫學院時，在學院長官的指導下，醫用3D列印中心團隊特別製作特別版的小英口罩減壓帶，使用3D列印技術製作總統造型口罩減壓帶，可以提供給醫護人員使用，避免長時間配戴導致耳朵不適。

3D列印是一個跨時代的新技術，但是重點不在設備的規格與金額，而是如何實現腦海中的想法!!

~~Be a Maker , Make the World Better~~

承辦人

陳加恩

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