3D生物打印在臨床醫學上的作用不言而喻，“質感竟達到了如此接近實物的程度”——日本國立循環器官疾病研究中心小兒心臟外科部長兼醫療安全管理部長市川肇拿著一個心臟復制品說道

　　質感極其接近實物的3D打印“心臟”將在日本量產

　　這個復制品是利用采用噴墨技術的3D打印內臟器官造型系統制作的。該系統由日本國立循環器官疾病研究中心小兒循環器官與圍產期部長小兒循環器官部長白石公與日本crossEffect公司、SCREEN控股及共榮社化學共同開發的系統。日本國立循環器官疾病研究中心于2016年12月7日就該系統的開發舉行了記者發布會。

　　日本國立循環器官疾病研究中心和日本crossEffect公司一直使用患者的CT圖像數據和3D打印機，開發和制作再現幼兒心臟形狀的心臟復制品。以前的方法是這樣的。首先，拍攝患者的CT圖像，根據提取的心臟數據，使用光造型的3D打印機，利用樹脂制作心臟的硬質模型。真空下在由此形成的鑄模中澆注硬質的氨酯樹脂，從而制成內臟器官模型。通過高分辨率的數據處理，再現心臟內部的血管構造和外側的肌肉。

　　采用噴墨方式削減時間和成本

　　此次通過采用噴墨技術直接制造內臟器官模型，不再需要鑄模。由于不需要單獨的鑄模，有望縮短打印心臟復制品的時間和降低價格。具體而言，數據處理和造型分別可用最短一天、兩天時間。成本是可降至“原來的一半”（SCREEN控股常務董事首席技術官（CTO）灘原壯一）。

　　此次的系統根據由患者的CT圖像提取的心臟數據，以噴墨方式射入特殊樹脂——制模劑（內臟器官模型部分）和支撐劑（覆蓋內臟器官以外部分的樹脂），進行內臟器官造型。然后，去掉支撐部分，可以得到內臟器官模型。CT圖像的數據處理由crossEffect公司負責，內臟器官造型系統由SCREEN控股制造，支撐劑和制模劑由共榮社化學開發。

　　制模劑使用的樹脂為了采用噴墨技術，“制成了像水一樣的液態樹脂”（共榮社化學奈良研究所董事兼研究負責人福岡重范）。另外，還采取了措施，在形成后也保持柔軟的質感。為使質感更加接近實物，現在仍在通過聽取醫生意見，不斷改進樹脂。

　　此次的系統目標是1年后將量產技術提高到實用水平。首要目標是獲批成為小兒用心臟復制品及納入保險，日本國立循環器官疾病研究中心的白石表示“希望盡早獲得批準”。將來，除了小兒用心臟復制品外，還將提供成人心臟病及大動脈疾病的心臟復制品。

　　通過術前模擬縮短缺血時間

　　日本國立循環器官疾病研究中心計劃將利用此次的系統制作的心臟復制品用于每年有1萬2000人發病的幼兒期復雜先天性心臟病的診斷和治療。白石指出“小孩的心臟很小且形狀復雜，生病后，形狀也是千奇百樣，因此很難掌握手術方法”。

　　因此，要使用心臟復制品進行術前模擬和培訓年輕醫生。通過使用正確復制品進行術前模擬，可以在術前掌握患者的復雜心臟結構，“有望縮短手術時間”（白石）。做心臟手術時，心臟停止跳動，處于缺血狀態。在新生兒期及嬰幼兒期，心臟可安全停止工作的時間為1個小時左右，但心臟的缺血時間哪怕縮短1分1秒都是好的，市川展望道：“使用心臟復制品確實有利于縮短缺血時間”

　　使用臟復制品，還有一個目的，就是作為培訓年輕醫生的工具，讓他們掌握內臟器官的構造。由于幼兒的心臟手術目標很小，執刀醫生以外的醫生無法看到患處。使用心臟復制品，“可以看到只有執刀醫生能看到的視野，可以切除本來不能切除的部分看到心臟的里面”（市川）。

　　發布會上，市川使用此次制成的心臟復制品進行了術前模擬及培訓年輕醫生的演示。實際上停止心臟工作后進行手術時，心臟會變軟。以前的內臟器官模型大多很硬，此次的模型再現了柔軟的質感，因此可進行真實的模擬。