▲國研院儀科中心與三鼎生物科技共同成功研發的「生物3D列印骨骼重建系統」。（圖／國研院提供）


【亞太新聞網／地方中心／新竹報導】

國家實驗研究院儀器科技研究中心與三鼎生物科技共同成功研發「生物3D列印骨骼重建系統」，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。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的三鼎生技（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。

「下顎骨被口腔癌組織侵蝕後，要取腿骨重拾完整面容？」這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。國研院表示，國研院儀科中心與三鼎生技共同成功研發「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。


▲國研院儀科中心與三鼎生物科技共同成功研發的「生物3D列印骨骼重建系統」。左起國研院儀科中心楊燿州主任、三鼎生技歐耿良董事長、科技部謝達斌次長、國研院王永和院長、台北醫學大學附設醫院牙科部黃瓊芳主任醫生、雙和醫院牙科部黃茂栓主任醫生。（圖／國研院提供）

█建構生物3D列印骨骼重建系統  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，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。

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。


▲國研院儀科中心與三鼎生物科技共同成功研發的「生物3D列印骨骼重建系統」。「生物3D列印骨骼重建系統」印製之下顎骨修補示意圖。（圖／國研院提供）

█生物3D列印骨骼重建系統  啟動全新個人化自體替代骨
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。

「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。