中國醫(yī)生在骨科手術(shù)中又創(chuàng)造了一項新紀錄，用3D打印技術(shù)為惡性脊索瘤患者人工定制了長達19厘米的鈦合金脊柱，替換其因腫瘤切除的3節(jié)胸椎和2節(jié)腰椎。前不久，國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準注冊了我國第一個“3D打印人工椎體”產(chǎn)品。日前，首例采用該項技術(shù)的“私人定制椎體”手術(shù)獲得成功，表明中國在醫(yī)用3D打印技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)遙遙領(lǐng)先。

3D打印定制脊椎為患者帶來希望

41歲的患者袁先生是“3D打印人工椎體”產(chǎn)品的首個受益者。日前，在北京大學(xué)第三醫(yī)院(北醫(yī)三院)接受手術(shù)，實現(xiàn)切除5節(jié)脊柱后、長達19厘米的大跨度重建。術(shù)后兩周，袁先生便可下床活動。目前，他每天可獨立行走較長距離，預(yù)計不久即能出院。

袁先生自述去年11月因腰疼就醫(yī)，后被確診為“脊索瘤”，一種罕見的惡性腫瘤，最后3節(jié)胸椎和前2節(jié)腰椎被腫瘤侵蝕，唯有切除能挽救生命。拿掉病變椎體后，如此長跨度的脊椎支撐重建，國際上也無先例。

袁先生說，他曾輾轉(zhuǎn)北京、上海6家醫(yī)院，獲悉北醫(yī)三院自2009年起，便致力于3D打印技術(shù)與骨科術(shù)后重建的跨學(xué)科研究，便打消了去國外求醫(yī)問藥的想法。

治療方案設(shè)計者、北醫(yī)三院骨科主任劉忠軍介紹，患者的手術(shù)分為切除腫瘤和重建脊柱兩部分。切除腫瘤是保命，但若沒有脊柱重建，骨髓和神經(jīng)便沒了支撐，等同于癱瘓。

切除腫瘤，通過后方、前方兩次手術(shù)完成。“類似于先后取出5枚戒指的后半個環(huán)和前半個環(huán)，”與劉忠軍同臺手術(shù)的北醫(yī)三院骨科主任醫(yī)師韋峰說，鑒于椎骨后方切除后重建的傳統(tǒng)方案已較為成熟，3D打印內(nèi)植物用于更為困難的椎骨前方切除術(shù)后的支撐重建。

5月6日，袁先生接受一期腫瘤切除手術(shù)，5節(jié)病變脊柱后方結(jié)構(gòu)被取出，采用傳統(tǒng)的椎弓根內(nèi)固定技術(shù)，在病變相鄰的正常脊柱上擰入螺釘。6月12日，二期手術(shù)將病變椎體的前半部分整體取出，再進行關(guān)鍵的“重建”，放入3D打印的鈦合金內(nèi)植物。

3D打印聯(lián)姻醫(yī)療具諸多優(yōu)勢

能夠避開神經(jīng)和脊髓、將5節(jié)病變椎體完全切除的醫(yī)院和醫(yī)生，在中國寥寥無幾，而切除后長達19厘米的大跨度支撐重建，在國際上也無先例。

在術(shù)后脊椎支撐方面，劉忠軍介紹，傳統(tǒng)上使用“空心圓柱體的鈦網(wǎng)”作為植入物，但它是豎直的，不具備人體脊柱S形生理彎曲的特點，且穩(wěn)定性欠佳，可能會出現(xiàn)塌陷、小幅移位，繼而帶來癱瘓的風(fēng)險。再者，長達19厘米的“空心圓柱體的鈦網(wǎng)”并無現(xiàn)成模型，即便制作也需要幾十道工序，在不斷尋求新方案的過程中，3D打印進入視野。

3D打印定制的人工椎體與自然椎體的形態(tài)和長度高度相仿，高度穩(wěn)定，力學(xué)性能上優(yōu)勢顯著，劉忠軍說，“此外，人工椎體被制成類似海綿的‘微孔結(jié)構(gòu)’，就像我們骨頭中的‘骨小梁’，這樣相鄰正常椎體的骨細胞可以長入微孔，最終融為一體，實現(xiàn)骨整合。”

目前，中國國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準注冊的3D打印人體植入物，在中國僅有兩項，分別是2015年獲批的“3D打印人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品”和今年5月獲批的“金屬3D打印內(nèi)植物——人工椎體”。

骨科與3D的未來

北醫(yī)三院骨科主任劉忠軍最近幾年參加各種學(xué)術(shù)會議時，經(jīng)常隨身攜帶各類骨頭模型，現(xiàn)場演示講解3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的優(yōu)勢及前景。

“臨床上，幾乎每個病例都有自身的獨特性，需要因人施治，臨床方案的設(shè)計能推動醫(yī)生思考更多。”劉忠軍說，在大跨度支撐方面，傳統(tǒng)的鈦網(wǎng)，可能會出現(xiàn)小幅移位、塌陷的現(xiàn)象，恰逢此時，3D打印技術(shù)進入了視野，可以做成任何形狀、任何結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。

基于幾十年的骨科臨床經(jīng)驗，劉忠軍嘗試跨學(xué)科、跨領(lǐng)域合作，經(jīng)多年科研及臨床觀察，研制的3D打印人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品、3D打印人工椎體產(chǎn)品相繼獲國家食品藥品監(jiān)督總局注冊批準。

“骨科手術(shù)中的內(nèi)植物，約占病人花費的2/3，若將3D打印全方位應(yīng)用到骨科，并實現(xiàn)產(chǎn)品國產(chǎn)化，未來不僅可降低醫(yī)療費用，還可加速國產(chǎn)的產(chǎn)品更新?lián)Q代。”劉忠軍說。