3D打印技術開啟人工椎體時代
▲劉忠軍為病人實施手術。
▲3D打印多節段胸腰椎植入物 蘇天是攝影
6月12日早8點，北京大學第三醫院骨科病房。患者袁先生是一名惡性脊椎腫瘤，此時他正平躺在手術室接診車上，進行術前準備。但他并不知道，這臺手術將會在中國乃至世界的醫學探索之路上留下濃墨重彩的一筆——世界首個3D打印多節段胸腰椎植入物，將在他的脊柱上完成長達19厘米的大跨度支撐，以替代被徹底切除的五節椎體。
而這在以往是不可想象的。前所未有的難題患者袁先生所患為脊索瘤，惡性腫瘤長在胸椎和腰椎上，侵犯范圍非常廣，胸椎10、11、12和腰椎1、2，共五節脊柱均受到了侵蝕。這種情況，從醫學上來說，除了通過手術把腫瘤切干凈外，別無他法。
這是一個罕見的疑難病例，手術本身難度不言而喻，可以切除五節脊椎的醫生、醫院，在世界上也寥寥無幾。“我們要使椎管內的脊髓和神經、血管等重要結構要保持完好的功能。但是，切除后，不要說功能，連可依附的脊椎結構都將不復存在。要對其結構、功能進行重建。最大的問題是將五節脊椎拿掉后，如何支撐？”患者的主刀醫生、北京大學第三醫院骨科主任劉忠軍遇到了前所未有的難題。
目前，脊椎的固定技術大致分為“前方”和“后方”兩種。后方的固定即便范圍較大目前也能找到有效方式。因此醫生對這個患者已經進行的一期手術時，切除了五節病變脊椎后方的結構，并采用椎弓根內固定技術在病變節段相鄰上、下端的正常脊椎上擰入螺釘，將這些螺釘用金屬棒連接固定便有了不錯的強度，允許病人起床活動。
現在，前方的問題變成了老大難。將五節椎體完全拿掉本就需要超出常人的膽略，拿掉椎體后的大跨度支撐幾乎沒有現成方案。
“以往鈦網填入自體或異體碎骨是作為椎體間支撐的最常用器材，填充的碎骨與相鄰的骨頭長到一起后，可以實現骨融合，完成穩定結構的重建。但用這種方法實現19厘米的大跨度支撐顯然不現實，而鈦網一旦移位，還可能壓迫脊髓，導致患者癱瘓。況且，呈圓柱狀的鈦網與脊柱S形的生理曲線也不匹配。”劉忠軍告訴《中國科學報》記者。
世界首例
天無絕人之路，3D打印技術的出現，讓醫生與患者都多了一個選擇。“我們可以利用金屬3D打印技術，依照患者的解剖結構，制造出一枚與五節椎體形態與長度相仿的人工椎體。”劉忠軍介紹說，將人工椎體其放到切除病變后的相鄰椎體之間，能起到可靠的連接和支撐功能。同時，利用金屬3D打印人工椎體在結構上還可以任意設計。“我們專門設計了其與后方內固定結構之間的連接，這種前后連成一體的裝置使穩定性大大增強，在力學性能上可以說是質的飛越。有了這樣的固定方式，術后很早期患者就可以下床活動。”劉忠軍說。
而更特殊的優勢是人工椎體被制成微孔結構，形狀像海綿一樣，著類似骨頭中的骨小梁。“有了這種‘骨小梁’，相鄰正常椎體的骨細胞可以長入其中，最終兩者融為一體，從而實現骨整合。”
可喜的是，這一技術孵化的產品——3D打印人工椎體已經獲得CFDA（國家食品藥品監督總局）批準。這標志著在3D打印植入物領域，我國已居世界領先水平。中國制造未來將造福更多患者。
據了解，獲得注冊的人工椎體產品，屬于直接植入人體的三類骨科植入物，為我國監管等級最高的醫療器械產品。該產品是由北京大學第三醫院骨科和北京愛康宜誠醫療器材股份有限公司合作開發研制。
其實，2015年，該團隊研制的3D打印人工髖關節產品就曾為我國首個獲得CFDA注冊批準的3D打印人體植入物。
作為研究團隊負責人的劉忠軍，早在2009年，便將3D打印技術引入骨科領域，經過跨學科、跨領域合作，歷經多年的研制及臨床觀察，終于在他們手中誕生了世界首例3D打印人工椎體。
而目前，經CFDA注冊批準的3D打印人體植入物我國僅此兩項。
期待國產化
試想，如果沒有此技術，面對這類患者時，醫生也許只能如實相告：抱歉，我們現在還無法為您找到理想的治療方式，這個手術我們還做不了。而對患者及其家庭來說，無疑是一個難以接受的悲劇。“利用3D打印技術按照患者的解剖結構，完成脊椎結構重建，完成內固定。裝上這樣一枚從形狀到功能都與人體原本解剖結構相近的人造脊椎，患者最終可以挺起脊梁，像常人一樣，正常工作、正常生活。”劉忠軍說。6個多小時后，袁先生被推出手術室。由于術中出血量小，生命體征平穩，術后他未被推進ICU，而是直接回到了普通病房。
袁先生只是眾多需要救治的患者之一。劉忠軍期望，更多的患者能夠享受到新技術帶來的福利，特別是產品國產化后也將打破國外產品對高端市場的壟斷，大大降低價格，為患者節約大筆醫療支出。這對推動整個3D打印產業鏈的發展具有里程碑式意義。
(責任編輯：admin)
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