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口腔癌病患福音:生物 3D 列印骨骼重建系統

「什麼!?下顎骨被口腔癌組織侵蝕後,你還要取我的腿骨去補?」

聽起來挺嚇人的吧!這種重建手術不但要同時在兩個部位開刀,而且恢復期較長,常常讓口腔癌病患不敢輕易同意而延誤治療時程。

為此,國研院儀科中心與三鼎生技共同成功研發了「生物 3D 列印骨骼重建系統」,由三鼎生技以通過 FDA 認證之骨骼填充物與病患自體的生長因子進行製作,打造輪廓圓滑的 1:1 下顎替代骨,為台灣醫療界建置替代骨 3D 列印之最佳利器,幫助病患重拾自信與笑容。

運用 3D 重建系統,手術時程縮短一半

由於吸煙與嚼食檳榔,使得口腔癌(含口咽、下咽)成為台灣男性青壯年族群的好發癌症病變。根據衛福部統計,口腔癌自 2016 年起,已成為男性腫瘤發生率與死亡原因的第 4 位,且有逐年增加及年齡層下降的趨勢。

吸煙及嚼食檳榔,使得口腔癌等成為台灣男性青壯年族群的好發病變。圖/Wikimedia

口腔癌發生時,癌細胞會侵蝕口腔周邊的骨頭,造成臉部變形。傳統口腔癌的治療方式除了化療或放療外,還會依照癌症期別、切除顱顏面部或上下顎骨等區域之骨頭,再裁切小腿部位的腓骨或手臂部位的橈骨,切出較符合缺損處的骨骼尺寸,填補缺損的部分來進行重建。

這種兩段式的手術,不僅耗時,且術後病患有兩個傷口,嚴重影響生活品質;此外,顏面外型也會因腓/橈骨與缺損的下顎骨形狀不同,無法完全復原。

因此,國研院儀科中心與三鼎生技開發出「生物 3D 列印骨骼重建系統」,使用生物相容性骨骼填充物、病患自體生長因子與生物膠體當作列印材料,直接 3D 列印出病患缺損的顎骨。

如此有兩大好處:首先,不必多開一刀切下病患的腓骨或橈骨,不但將手術時間從原本的 13~15 小時縮短一半,也讓病患只有一個傷口,生活品質提高,不必進行肢體的復健;其次,3D 列印係根據病患下顎骨缺損處量身訂做,可製作出完全符合病患缺損處形狀的人工替代骨,而能維持顏面外型不變。

國研院儀科中心研發之「生物3D列印骨骼重建系統」。圖/國家實驗研究院提供。

兩段式智慧溫控系統,讓結合更加緊密

當進行骨骼移植時,操作人員先用電腦斷層掃描訂出被癌細胞侵蝕的顎骨部位,在醫生開刀切除被侵蝕區域的同時,以電腦軟體建構出顎骨輪廓,並以「生物 3D 列印骨骼重建系統」印製出顎骨模型;由於列印時間僅需 2 小時,在患部清創後,可立即進行顎骨重建手術,因此能將傳統病患自體腓/橈骨移植所需之手術時間縮短一半。

「生物 3D 列印骨骼重建系統」須混合生物相容性骨骼填充物、病患自體生長因子與生物膠體,其中生物膠體必須在 5~10℃ 才能維持液態,而生長因子卻必須在 37℃ 才能維持活性,促成人工替代骨與病患自體未切除之顎骨緊密結合。

因此,儀科中心發展出「兩段式智慧溫控系統」,以低溫保存生物膠體並嚴控制管路溫度以維持其流動性,3D 列印成型區則控制在 37℃,以列印出維持生物活性之人工替代骨。本系統同時搭配機台狀態與模型製作遠端監控系統,讓醫師能在手術房,隨時確認模型製作進度,作為手術時程掌控之評估依據。

A:生物3D列印骨骼重建系統」印製之下顎骨修補示意圖。圖/國家實驗研究院提供。B:傳統下顎骨重建示意圖。圖/口腔外科吳家佑醫師提供。

目前國研院儀科中心與三鼎生技已完成「生物3D列印骨骼重建系統」之工程品,未來由合作廠商──鑽石生技集團投資之三鼎生技(原臺北醫學大學校級研究中心:生醫器材研發暨產品試製中心技術團隊),以及臺北醫學大學附設醫院,進行後續臨床試驗,預期將能廣泛應用於骨骼移植手術,造福口腔癌及其他骨骼病患。

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vMaker編輯部

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