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校友專訪
口腔癌患者的術後福音!金屬3D列印重建下顎,個人化又美觀──生物醫學工程系教授林峻立專訪

作為陽明交大合校後「一樹百穫」計畫點項目之一,陽明交大創新醫材轉譯研發中心鎖定腫瘤癌症、腦科學、高齡醫學等三大領域,開發可臨床應用的創新醫材。其中,針對癌症術後重建所開發的金屬3D列印人工下顎已成功技轉,並獲得「二○二一臺北生技獎」高度肯定。

3D列印在醫材上的應用,為患者帶來更舒心且個人化的醫療體驗。生物醫學工程系教授林峻立團隊運用台北榮總數據庫,計算不同下顎區塊的咬合力,列印出結構輕量化的金屬人工下顎,實用與美觀兼具,協助患者早日回復日常生活。

分區思考,開發個製化人工下顎

衛福部統計,每年進行大範圍顎骨缺損重建手術的人數超過兩萬五千人。除了台灣青壯年男性最常見的口腔癌,嚴重外傷所造成的複雜性下顎骨缺損,都有可能使病人面臨切除下顎重建的手術。

林峻立指出,術後下顎骨大範圍缺損,不僅使病人們面容變形,現行治療僅為患部安裝一條細長的重建骨板,或搭配皮瓣重建,距離牙床仍有巨大空隙;病人無法正常咬合,更因為貼合度不佳,偶有脫落外露的情況。近年雖採用特製金屬植入物進行填補,但重量卻會造成身體負擔,即使手術完成,患者們想要回歸一般日常生活還差很遠。

為了解決患者的困擾,林峻立偕同台北榮總口腔外科醫師吳政憲,結合CT電腦斷層掃描、最佳化結構設計、電腦輔助模擬分析及金屬3D列印等技術,用台北榮總數據資料庫,計算出作用在不同下顎區塊上的咬合力,以突破性的「分區」思考, 開發新型態的「個製化人工下顎」。比如,靠近臼齒的地方因為需把食物磨碎,要承受比較大的垂直咬力;門牙主要用於切斷食物,側向咬力相對較大,團隊從患者角度思考日常咀嚼、咬合的實際需要,彌補傳統以整塊植入物填補缺損的不足。除可依病患不同臉型訂製,更提供輕量化的結構;同時,預留未來植牙的空間,從實用與美觀著墨,幫助患者術後恢復自信。

針對個人臉型及下顎區塊受力設計,可提供植牙的3D列印金屬下顎示意圖。(圖/林峻立)

結合藥物治療,提高抗癌成功率

「這項研究最大的困難在於,下顎每個區段的受力不一樣。」然而,這只是剛開始而已, 林峻立指出,「接下來,醫療植入物通過FDA、TFDA等各項測試與規範,也是必經的辛苦過程。」除了要取得查驗登記認證,團隊也積極尋求這項後續應用的場域,未來將結合藥物治療,開發上顎骨的3D列印產品。在植入人工顎骨後,透過金屬下顎骨緩慢釋放藥物,幫助病患順利抗癌,提高手術成功率。

這項人工下顎的3D列印技術已成功技轉給安集科技,並獲得「二○二一臺北生技獎」技轉合作優等獎項的高度肯定。對於日後的醫材製造與銷售,林峻立深具信心。由於患者術後恢復意識高,加上3D列印技術已發展成熟且穩定,團隊看好東南亞市場所能帶來的龐大經濟規模,將以台灣為起點,進軍全球市場。目前,東南亞地區約有六億多人口,人工下顎醫療植入物預估將創造至少新台幣六億五千萬元收益,前景不容小覷。

林峻立透露,這項技術也可應用在骨科上,造福骨腫瘤患者。患者在切除部分大腿跟膝蓋等大範圍骨骼後,可依照「受力區段化」的開發模式,製作放大版的金屬3D列印植入物, 透過結構化設計調配重量,成為良好又輕質的植入物,恢復生物力學重建。

身兼陽明交大創新醫材轉譯研發中心主任, 林峻立說, 醫材應用已從疾病預防、診斷,進展到治療、復健及癒後,以促進全齡健康為趨勢。陽明交大整合校內醫學與工程等專業,對外連結醫療院所、產業聚落,聚焦在腫瘤癌症、腦科、高齡醫學等三大臨床領域。未來開發精準醫療植入物、影像技術、高值醫材與仿生材料、精準診斷與智慧輔具、生醫感測照護等創新醫材,培育優秀研發人才, 為台灣醫材產業開創新契機。