近年來3D列印技術廣泛運用在各領域，在醫療上也持續有3D列印的新發展，到底什麼是3D列印？真的能「印」出器官來？

臺大醫院骨科部手足外科主任、臺大醫學院骨科副教授張志豪接受全民健康基金會《好健康》雜誌的諮詢發表「3D列印強化手術精準度 未來製造器官不是夢」文章指出，由於生物材料、幹細胞、組織培養等科技的突破，3D列印在醫學上已有相當廣泛的應用，全世界近年也出現了許多創舉，例如有科學家宣稱以3D列印技術印出人工腎臟、心臟、肝臟、血管等，讓各界引頸期盼3D列印的未來發展。

3D列印在醫學上的應用大致可分為兩類，第一類是製作手術模型、導板及植入物；第二類是製作組織及器官。已經在臨床使用的3D列印技術以第一類為主，也就是建立手術模型及導板，可作為醫師術前及手術中的定位輔助工具，能減少醫療的不確定性，讓醫療邁向客製化與精準化。少數國家如中國大陸，已經利用3D列印出金屬植入物如鋼板及人工關節，並植入人體內，但這部分台灣尚未核准。

文章中以小康來舉例。20歲的小康幼時不慎跌倒，當時手肘肱骨痛了好幾天，沒想到隨著年紀增加，手肘問題越發嚴重，以正常人來說，手肘可以不費吹灰之力就彎曲130度，但小康卻只能彎曲90度，不只日常洗頭、講電話都受到影響，連以碗就口吃飯都很困難。

由於小康手肘肱骨骨折屬陳年舊傷，即使透過X光等影像，醫師對於手術切骨的角度也很難有十足把握。如今透過最新的3D列印技術，在電腦輸入影像資料，就能列印出1：1人體骨頭模型，讓醫師透過模型精確掌握切骨的位置和矯正角度；透過3D列印儀器還可以先「印」出手術導板，輔助醫師掌握骨釘施打的正確位置。最後小康接受矯正切骨術，經2個月後休養，手已能正常彎曲130度，讓他大呼能好好洗頭、吃飯真幸福。

3D列印可強化手術精準度

3D列印的製作流程，一般是先透過電腦斷層或核磁共振影像，取得人體需要「列印」部位的影像資訊，並透過電腦軟體模擬出3D影像。若需要「列印」，可透過「3D印表機」，將高分子聚合物（如同傳統印表機的墨水）以層層疊加的方式，來製造出所需的手術模型或導板；未來計畫加入生物因子甚至細胞，用來列印出人工的組織或器官。

利用3D列印製作手術模型，可運用在醫學教學、病例討論等，讓醫師在術前透過3D列印模型進行模擬，增加手術的精準度；並可運用模型向患者解釋手術方案和風險，為患者設計最周全的手術方案。由於手術模型可以無限製造，可以應用於手術練習操作，教學資源擴充，改善目前實體操作材料有限之缺點。

3D列印還能透過多色列印將不同組織以不同顏色表示，例如惡性腫瘤往往包著或被包著神經和血管，手術前很難對解剖位置充分了解，故偶爾聽到手術時血管破裂，出血過多死亡案例。但現在可以透過多色列印把神經和血管套入不同顏色，能協助醫師在手術前了解神經、血管和腫瘤的相對位置，避免手術中弄斷血管或切斷神經，增加手術的成功率。

目前衛福部食品藥物管理署已核准3D列印實物運用在製作手術模型及導板上，由於這些製作物不植入病人體內，目前隸屬於一級醫材，以骨科、整形外科、牙科、胸腔外科等科別較常用到此技術。

骨科或整形外科 利用3D列印手術導板

以骨科為例，若肢體骨折後沒有妥善處理，造成骨折處癒合不良，骨頭歪掉或偏斜，此時須進行切骨矯正手術。以往醫師只能透過X光片及電腦斷層掃描影像判斷骨頭不正的程度，由於這些影像都是2D成像，對醫師來說需要有很好的3D空間感才能拼湊出病人真實受傷的狀況。

透過3D列印，先蒐集正常肢體的相關數值，由於人體的手腳有兩側，故一般會有一邊是正常的，此時可以使用鏡射原理將正常與不正常的肢體影像互相套疊，透過電腦模擬精確算出切骨位置及矯正角度，在手術前沙盤推演，還可將骨折的骨頭以1：1比例實體印出，並製作出已經定位好的手術導板。將這塊導板放在變形的位置上，導板上的孔洞就是施打骨釘的正確位置，醫師只要照著導板的孔洞施打骨釘及切骨即可。

此外，整形外科也較常運用3D列印技術，例如病人有下巴「戽斗」問題想整形，要執行手術前，可先取得下巴的電腦斷層影像，再透過3D列印製作手術導板，計算出最適切的削切骨頭弧度，以達到最理想的效果。

所以，利用3D列印技術，醫師能進行手術事前模擬，大幅減少醫療的不確定性，亦可說是精準醫療的一環。此外，3D列印也能使手術時間縮短，減少感染及併發症機率。

除了手術模型及導板，3D列印也可望運用於製作人體組織甚至器官。不過，正因3D列印包含儀器、製程及使用的生醫材料，這些客製化的3D列印產品一旦植入人體內，是否對人體無害？需要連同機器、製程及原料一併審核，也因此3D列印植入物在多數國家，包括台灣，均尚未核准臨床使用。

3D列印器官 要發揮功能仍有待突破

以3D列印組織，如人工骨和人工皮幾乎已經可行，未來是否連「器官」都可以3D列印？

目前確實已有諸多研究進行中。2011年，一位外科醫師安東尼阿塔拉（Anthony Atala）在一場Ted年度大會上，手捧著一顆當場「列印」好的腎臟，告訴觀眾3D列印將是再生醫學新趨勢，可望解決器官短缺問題。不過這顆腎臟只有形狀，還不具備腎臟的功能。

媒體近日也曾報導，2017年，瑞士聯邦理工學院的尼古拉斯‧科爾斯（Nicholas Cohrs）領導的團隊，運用?3D?列印技術製造出世界第一個人工心臟。不過這顆人造心臟也是一款概念產品，還無法真的用在病人身上。因為製造這款心臟的材料不夠堅韌，大約只能支撐半小時，具體使用時間取決於心率的快慢。

也就是說，光是能列印出器官還不夠，還需要這個人造器官能發揮功能才有意義，所以3D列印器官目前還在發展中，仍有待進一步的突破。

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