3D打印仿生人工椎體替換手術(shù)在廣州完成

當(dāng)前，新一輪的數(shù)字化制造浪潮已在世界各國興起， “3D打印”將成為實現(xiàn)數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)了解，3D打印在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其是骨科方面可根據(jù)病人的病變部位切除重建的需要設(shè)計個性化的重建椎體，植入體內(nèi)，使其功能的重建，并獲得理想部位的功能。但切除后人的脊柱如何重建?上下節(jié)段的椎體將如何固定連接?近期，南方醫(yī)院為一名35歲男性患者成功置換了3D打印仿生人工椎體。

據(jù)了解，這一3D打印仿生人工椎體由南方醫(yī)院脊柱骨科歷時100余天完全自主設(shè)計研發(fā)，從上千種設(shè)計方案中反復(fù)篩選測試后，確定了與患者的各項生理參數(shù)精準(zhǔn)匹配的方案。該手術(shù)也是廣東首例3D打印仿生人工椎體植入手術(shù)。

男子因患脊柱腫瘤 致椎體嚴(yán)重破壞
35歲的男性患者黃某，5個月前雙下肢不明原因出現(xiàn)疼痛、麻木、無力等癥狀，且癥狀逐漸加重，僅能緩慢行走。在南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院脊柱骨科進(jìn)行相關(guān)檢查后診斷為：骨巨細(xì)胞瘤合并動脈瘤樣骨囊腫，相應(yīng)層面椎管狹窄，壓迫脊髓，導(dǎo)致胸12椎體及其附件骨質(zhì)破壞。病人因脊椎腫瘤壓迫神經(jīng)，疼痛劇烈，生活質(zhì)量嚴(yán)重下降。

據(jù)了解，骨巨細(xì)胞瘤是一種侵襲性腫瘤，又稱破骨細(xì)胞瘤。其在我國的發(fā)病率僅次于骨軟骨瘤和骨肉瘤，居骨腫瘤的第三位;絕大多數(shù)骨巨細(xì)胞瘤患者在20-40歲之間，15歲以下罕見，10歲以下極罕見;最常發(fā)生在長骨的骨端，常見于股骨下端、脛骨上端與橈骨下端，呈溶骨性，脊柱上比較少見。動脈瘤樣骨囊腫又稱良性骨動脈瘤，具有侵襲性的骨病損;60%-75%發(fā)生于股骨上端、椎體和附件，主要表現(xiàn)為局部腫痛，靠近關(guān)節(jié)時出現(xiàn)運(yùn)動障礙，侵犯胸腰椎可以出現(xiàn)疼痛和下肢萎縮，大小便失禁甚至截癱;多發(fā)生于10-20歲年齡段的人群。

南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院脊柱骨科副主任醫(yī)師鄭明輝介紹，骨巨細(xì)胞瘤合并動脈瘤樣骨囊腫很少見。面對如此棘手的腫瘤，全科室討論后認(rèn)為，該腫瘤雖然是良性腫瘤，但是以惡性腫瘤方式生長，有可能發(fā)展為惡性腫瘤，且該腫瘤已嚴(yán)重影響患者生活，最好的辦法就是切除病灶椎體，置換一個新椎體。

然而，目前市場上現(xiàn)有的脊柱內(nèi)固定產(chǎn)品，無法匹配病人的生理參數(shù)。如經(jīng)常用于脊柱重建固定的鈦網(wǎng)，由于過于細(xì)小，易下沉陷入骨頭中，繼而出現(xiàn)釘板系統(tǒng)斷裂可能;而市面上傳統(tǒng)的人工椎體的大小固定，無法精準(zhǔn)匹配病人的切除部位。

3D打印仿生人工椎體手術(shù) 使其恢復(fù)正常生活
據(jù)了解，研究團(tuán)隊根據(jù)病人脊柱的CT掃描數(shù)據(jù)，為患者的脊柱建立了精準(zhǔn)的3D圖像。根據(jù)這個圖像，設(shè)計出屬于病人的個性化植入物，并進(jìn)行3D打印。為了使個性化定制的人工椎體與病人椎體之間更好的融合，研究團(tuán)隊設(shè)計二十余種承受荷載的框架結(jié)構(gòu)，數(shù)十種骨小梁拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圓柱形、腎形、笑臉型、香蕉型等十余種外形及大小，組合達(dá)到上千種。

最后，經(jīng)過測試篩選，結(jié)合該患者為單節(jié)段椎體破壞，并且位于胸12(胸腰段)，治療團(tuán)隊選擇了一體化結(jié)構(gòu)、12面體骨小梁拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、原始椎體。與黃生自己的椎體形狀一致，與人自身的骨頭一樣有著致密的小孔隙，孔隙率達(dá)到75%，有利于骨細(xì)胞在其中生長。椎體中有一個空腔，用于注入患者自身的骨泥，骨泥也可誘導(dǎo)患者自身骨頭的生長，將植入的椎體與自身的骨頭緊密黏合。

據(jù)了解，治療團(tuán)隊通過患者術(shù)前脊柱CT，同時應(yīng)用“逆向形技術(shù)”獲取臨近椎體終板形態(tài)作為人工椎體的上下面，這樣可以讓人工椎體與患者脊柱骨界面完全貼合，提高其接觸面積、降低內(nèi)植入物與骨界面應(yīng)力，減少甚至避免終板骨折、人工椎體下沉。

“人工椎體堅強(qiáng)的內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)支撐力，能夠通過人工椎體輕松承載人體上半身重量，不僅恢復(fù)脊柱整體高度，同時提高脊柱整體穩(wěn)定性，減少脊柱內(nèi)固定松動和斷裂的風(fēng)險。這樣患者術(shù)后盡早下地活動甚至進(jìn)入正常生活。”

由于腫瘤所在的位置血管豐富，2月6日，在人工椎體置換手術(shù)的前一天，治療團(tuán)隊為黃生進(jìn)行了血管栓塞術(shù)，堵住腫瘤段的供血血管，以減少術(shù)中出血。

2月7日，置換手術(shù)正式進(jìn)行。醫(yī)生從黃生的后背入路，切除胸12椎體。此時，脊髓沒有了椎體的保護(hù)暴露在外。醫(yī)生將3D打印仿生人工椎體輕輕旋入，“填補(bǔ)”了脊柱的空缺。

該院脊柱骨科副主任瞿東濱介紹，3D仿生人工椎體比患者自身的椎體要略小，這樣在手術(shù)時就可以從手術(shù)區(qū)域旋進(jìn)上下兩段椎體之間，而不會傷到脊髓。

3D打印的鈦合金仿生人工椎體，植入黃先生體內(nèi)的就是這樣的人工椎體，上面由螺釘與脊柱固定，在為椎管減壓后，接著，手術(shù)團(tuán)隊在仿生人工椎體的中部空腔中注入患者自身的骨泥。植骨完成后，接著用螺釘內(nèi)固定住患者的椎弓根。

最后，在手術(shù)團(tuán)隊和設(shè)計團(tuán)隊的共同努力下，手術(shù)取得圓滿成功，患者術(shù)后3天便可自由下地活動，獲得理想的治療效果。

據(jù)悉，該3D打印仿生人工椎體/間盤一體化植入物已擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。鄭明輝表示，通過3D打印仿生人工椎體的設(shè)計，團(tuán)隊摸索了一套優(yōu)化流程，目前可以將從患者獲取病變椎體參數(shù)開始到最后個性化3D打印仿生人工椎體完工控制在2周左右。該3D打印仿生人工椎體已擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。(圖片由南方醫(yī)院提供)

來源：金羊網(wǎng)