發(fā)布日期：2018-07-09
“3D打印”將成為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)了解，3D打印通過光固化立體成型、分層實(shí)體制造等技術(shù)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其是骨科方面可根據(jù)病人修復(fù)重建的需要設(shè)計(jì)個(gè)性化的重建椎體，植入體內(nèi)，使其功能重建。近期，廣東南方醫(yī)院就有一名患者成功進(jìn)行了3D打印仿生人工椎體置換手術(shù)。
脊柱腫瘤致椎體嚴(yán)重破壞
35歲的男性患者黃某，5個(gè)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(dòng)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。
據(jù)了解，骨巨細(xì)胞瘤是一種侵襲性腫瘤。其在我國的發(fā)病率僅次于骨軟骨瘤和骨肉瘤，居骨腫瘤發(fā)病榜第3位;絕大多數(shù)骨巨細(xì)胞瘤患者年齡在20歲～40歲，病變常發(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(dòng)脈瘤樣骨囊腫又稱良性骨動(dòng)脈瘤，是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(shí)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)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歲～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(dòng)脈瘤樣骨囊腫很少見。腫瘤對(duì)該患者骨組織的破壞造成椎體強(qiáng)度下降，椎體高度丟失，繼而出現(xiàn)腰背部疼痛癥狀，同時(shí)部分腫瘤組織突破進(jìn)入椎管，造成脊髓、神經(jīng)受壓，患者有雙下肢感覺、運(yùn)動(dòng)減退癥狀進(jìn)行性加重。
該科集合全科及相關(guān)科室力量詳細(xì)評(píng)估討論后，為患者制訂了全麻下行全椎體切除、椎體置換的手術(shù)治療方案。然而，用現(xiàn)有脊柱內(nèi)固定產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)無法匹配病人的生理參數(shù)，且易出現(xiàn)內(nèi)植入物下沉，繼而出現(xiàn)釘板系統(tǒng)斷裂可能。為解決這個(gè)難題，治療團(tuán)隊(duì)決定根據(jù)患者情況，特制一個(gè)人工椎體。
設(shè)計(jì)了20余種框架結(jié)構(gòu)
研究團(tuán)隊(duì)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(gè)圖像，設(shè)計(jì)出屬于病人的個(gè)性化植入物，并進(jìn)行3D打印。為了使個(gè)性化定制的人工椎體與病人椎體間更好地融合，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了20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10余種外形及大小，組合達(dá)上千種。
經(jīng)過數(shù)百次修改、模擬、再修改及測試篩選，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(duì)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、75%孔隙率的人工椎體。
據(jù)了解，治療團(tuán)隊(duì)通過患者術(shù)前脊柱CT，同時(shí)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(jiān)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(shí)提高脊柱整體穩(wěn)定性，減少脊柱內(nèi)固定松動(dòng)和斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。”最后，在手術(shù)團(tuán)隊(duì)和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)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。
整個(gè)流程可控制在兩周
鄭明輝介紹，脊柱腫瘤、脊柱嚴(yán)重爆裂性骨折等所致椎體嚴(yán)重破壞的病患，其治療方法主要為全椎體切除術(shù)，該手術(shù)會(huì)嚴(yán)重破壞脊柱生物力學(xué)的穩(wěn)定性，凡是施行全椎體切除術(shù)者，均需要重建脊柱穩(wěn)定性，即在切除的椎體處植入人工椎體，傳統(tǒng)的人工椎體并非針對(duì)患者的個(gè)性化設(shè)計(jì)，而是早已按型號(hào)機(jī)器加工設(shè)計(jì)好的，大小或不匹配。若人工椎體上下面與人體的椎體不能完全接觸，受力不均勻，易出現(xiàn)終板骨折、內(nèi)固定下沉，嚴(yán)重影響其支撐力度，達(dá)不到理性的遠(yuǎn)期效果。而3D打印個(gè)體化制備的置入物進(jìn)行組織缺損的修復(fù)，可以大大提高外科手術(shù)的精確性與安全性。
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(shí)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(jì)，團(tuán)隊(duì)摸索了一套優(yōu)化流程，可以將從患者獲取病變椎體參數(shù)開始到最后個(gè)性化3D打印仿生人工椎體完工控制在兩周左右。(特約記者 何麗平 通訊員 李曉姍)
來源：健康報(bào)
