生物3D列印骨骼重建系統 口腔癌病患人工骨重建

新網記者歸鴻亭台北報導
2018/11/29 下午 04:52:05 / 醫療保健

　「下顎骨被口腔癌組織侵蝕後，要取腿骨重拾完整面容？」此種需要同時進行兩個部位開刀且恢復期程較長的手術，常常讓口腔癌病患不敢輕易同意而延誤治療時程。

自左至右為國研院儀科中心主任楊燿州、三鼎生技董事長歐耿良、科技部次長謝達斌、國研院院長王永和、台北醫學大學附設醫院牙科部主任醫生黃瓊芳、雙和醫院牙科部主任醫生黃茂栓。(國家實驗研究院提供)

　由國家實驗研究院儀器科技研究中心與三鼎生物科技股份有限公司共同成功研發「生物3D列印骨骼重建系統」，再由三鼎生技以通過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。

　科技部次長謝達斌表示，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，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。

傳統下顎骨重建示意圖。(臺北醫學大學附設醫院口腔外科提供)

　國研院儀科中心主任楊燿州說明，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；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，也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。

「生物3D列印骨骼重建系統」印製之下顎骨修補示意圖。(國家實驗研究院提供)

　當進行骨骼移植時，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。

　楊燿州指出，「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，國研院儀科中心發展出「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。

　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。