【斜槓醫師系列1】 以3D列印深化醫療教育 趙克耘將斜槓人生與呼吸治療專業完美結合

斜槓醫師:趙克耘

呼吸治療資歷:12年

3D列印資歷:約6年

醫療劇《醫龍》中,主角開刀前會在腦海中想像手術進行的情形,然而現在不需想像,只要運用3D列印技術,就可以直接按照病人狀況1:1還原,醫療團隊可以在開刀前實際模擬狀況,將臨床可能遇到的突發狀況減到最低。

因為醫材不足學習衍生出3D列印技術,輔大醫院呼吸治療組長趙克耘將斜槓人生與自己的呼吸治療專業完美結合,他更期待以此技術精進台灣醫療教育,未來也能更全面運用在醫材上,造福更多人。

從事兒科呼吸治療最頭痛的問題,就是面對醫材上的不足。這一點,輔大醫院呼吸治療組長趙克耘深有所感,兒童耗材選擇少且變化大,許多醫材因少子化國內廠商不願意生產,只能進口,面對來自美國的護罩、日本的接頭、英國的呼吸器……,每每都像是在拼樂高。

意外開啟3D列印事業 作品登上醫學期刊

大約是8、9年前的一天,趙克耘突然看到媒體播放一則新聞:「美國醫師運用3D列印的技術,做出了身體可吸收的個人化氣管支架,植入氣管內,讓有支氣管塌陷問題的新生兒小命得保。」由於看到新聞的當天是愚人節,他在花了點時間確認新聞確有其事後,突然感到興奮:完全客製化、生物可降解的材質,如果在台灣可行,兒童呼吸器耗材的問題完全可被解決!

趙克耘於是開始對3D列印產生了濃厚的興趣,他直接買了一台列印機回家試,在強大的動力驅使之下自己摸索學習,一遍又一遍,漸漸試出心得後,他開始用3D列印做教具教學生,第一個教具「3D支氣管樹」也應運而生。

可組裝的3D支氣管鏡模擬器瞬間引起了校方的注意,2021年,趙克紜帶著他製作的教具代表輔大參加醫療展,吸引了許多單位前來詢問合作事宜。由於需求眾多,在輔大的輔導之下,2022年1月,「三創列印公司」成立,由趙克耘擔任研發長,一舉拿下新創競賽的大獎。

當時競賽評審問趙克耘:3D列印技術已很普及,應用上比較受限,為什麼還想要用來參加新創競賽?趙克耘回答,因為他們的3D列印只專注在醫療領域上的應用,不僅在台灣還是新領域,未來還有極大的發展空間。

2023年,趙克耘的「3D支氣管樹」已刊登在國際醫學期刊上,收穫了來自許多醫生和教授的肯定;也以3D列印技術在醫療教具上的貢獻,獲得了新北市醫療公益獎。

趙克耘製作的「3D支氣管樹」刊登在國際醫學期刊上,說明如何列印出3D支氣管樹(圖右),使用支氣管鏡得到的影像十分逼真(圖左)。圖/引用自「呼吸照護。Respir Care 2023;68(4)_527-530.」
趙克耘製作的「3D支氣管樹」刊登在國際醫學期刊上,說明如何列印出3D支氣管樹(圖右),使用支氣管鏡得到的影像十分逼真(圖左)。圖/引用自「呼吸照護。Respir Care 2023;68(4)_527-530.」

醫療背景成橋樑 製作出多項精彩醫療教具

「不斷和醫生溝通,將醫生的需求完美呈現出來,是我們最大的挑戰也是最大的優勢。」趙克耘說,受限於一些法規以及對醫療的門檻,要有教學經驗或醫療實務經驗,才有辦法做醫療教具或醫材設計,台灣3D列印廠商很多,但跨不進醫院,最大的原因就是醫生和工程師無法溝通,彼此聽不懂對方的語言。

而本身就是醫療背景的趙克耘,就擔負起了中間橋樑的工作,先搜集醫生講的內容,整理成3D列印工程師可執行的事,交由工程師進行繪圖處理,製作出一個又一個精彩的醫療教具。

「做醫療教具最重要的好處就是,不需要再跟國外買!」趙克耘說,過往教具生產方式是傳統產業,得一次開模大量生產,加上關稅、運費,可能都已經超過了模具本身的價值,且國外東西未必是符合需求,若要完全符合需求就得純手工訂製,時間久、價格高。

但現在透過3D列印,只要透過跟醫生和專家討論,確定哪些功能後,把教具圖檔畫好存在電腦裡,要的時候再印,需要多少印多少,不需考慮模具的費用,只需依材質成本「秤斤論兩」,單一的價格可能比開模來得貴,但是在教具的特殊性上就會便宜很多。

成本數量自行控制 做遍人體內臟血管模型

對許多醫學護理相關科系的學生來說,一個可練習的模型對於學習有很大的幫助,但練習一定有所損壞,過往太過昂貴的模型無法提供這樣的需求,因此,可替換性、互動性的模型就很重要。趙克紜表示,許多老師特地跟他訂製以較便宜原料製作的模型,提供學生負擔得起的模型,讓他們得以在實物的練習幫助下技術更為精進。

因應要求做出僅供練習抽血的低成本手臂,提供學生負擔得起的模型。圖/陳賜哿攝
因應要求做出僅供練習抽血的低成本手臂,提供學生負擔得起的模型。圖/陳賜哿攝

「小批量生產、客製化調整、快速製作,是3D列印的最大特點。」趙克紜表示,即使製作大型的上半身假人,列印也只需3天的時間,大大減少了以前等國外運來的時間,有相當強大的競爭性,更別說可以自己控制成本,要用貴或便宜的原料,完全取決於自己的需求。

至今,趙克紜做過最多的就是心導管模型,配合上半身假人的模型,提供心臟科醫師教學生放心導管;也幫內分泌科醫生做甲狀腺模型,並模擬許多病灶供替換;還做過許多手臂,供學生練習抽血;甚至和電機系老師合作,放晶片在心臟模型中產生假心跳,提供情境模擬訓練教學。

著手做3D列印醫療教具兩年來,趙克耘幾乎將人體器官與血管做了遍。圖/陳賜哿攝
著手做3D列印醫療教具兩年來,趙克耘幾乎將人體器官與血管做了遍。圖/陳賜哿攝

「我們幾乎把人體內臟血管都做完了!」趙克紜笑著講述以3D列印模型製作醫療教具的優點:「只要想得到,我們就做得出來。」而每一個工程師製作出來的教具,也背負著台灣醫療教育的使命,將台灣醫療厚度不斷往上累積。

新冠疫情推動輔具計畫發展 盼深入運用在醫材上

本身是呼吸治療專門,呼吸治療模型在3D列印的運用上,也被趙克紜運用到極致。不但依據醫療經驗設計出可替換的耗材,也根據呼吸器使用要讓病患呈45度的原理,替模型設計可立起的背架,讓教學能夠不受場域限制。

一場COVID-19的疫情重創全球,同時對呼吸治療造成了極大的考驗,當時由於正壓面罩無法完全貼合臉頰,因此在疫情期間遭到禁用,導致許多病患提早被插管,才出現了後續呼吸器不夠用、救命神器出現等等情形。

因新冠疫情衍生出的「精準輔具計畫」,趙克耘利用3D列印技術客製化出完全貼合病患的面罩。圖/陳賜哿攝
因新冠疫情衍生出的「精準輔具計畫」,趙克耘利用3D列印技術客製化出完全貼合病患的面罩。圖/陳賜哿攝

而現在,趙克耘運用3D列印技術,可以客製化出完全貼合病患的面罩,這項「精準輔具計畫」正進行中,他相信這樣客製化的醫療計畫,絕對可以大為減輕遇到呼吸道相關疫情產生的呼吸器不足問題,不用會有因面罩不合引發傳染的情況產生。

至於在「醫材」的部分,有鑒於台灣的法規,雖然在技術上完全沒問題,但尚且無法落地執行。趙克耘指出,依現在的醫療器材管理法,3D列印的醫材不能直接甚至間接用在臨床上,即便是一個呼吸器轉接的接頭也無法,這也是他們目前得突破及找方法的方向。

50、60坪大小的3D列印工廠中,製作出來的醫療教具,也背負著台灣醫療教育的使命,將台灣醫療厚度不斷往上累積。圖/趙克耘提供
50、60坪大小的3D列印工廠中,製作出來的醫療教具,也背負著台灣醫療教育的使命,將台灣醫療厚度不斷往上累積。圖/趙克耘提供

「事實上台灣做醫材的能力很好,做出來的品質也很強,這麼好的條件之下,只要加以應用可以有很好的發揮。」趙克耘強調,以3D列印做醫材,符合現在精準醫療的概念,目前醫療教具的製作,已逐漸做到讓醫療教育門檻變低,學生只要用合理價格就可買到教具搭配課程練習,他相信未來一定可以更多更深入地運用在醫材上,讓3D生物列印技術,提供醫療更多的可能。