3D打印技術屢屢突破人們的想象,已滲透在生活的方方面面。

南方醫科大學深圳醫院專家在手術前討論方案。

3D打印鈦合金接骨板與骨盆貼合緊密。

3D打印技術應用領域越來越廣泛,打印出來的物品也越來越多,從食物、服裝,到發動機,乃至別墅……3D打印技術屢屢突破人們的想象,已滲透在生活的方方面面。該技術在深圳醫療的臨床應用上又有新進展。記者昨日獲悉,南方醫科大學深圳醫院和中國醫學科學院腫瘤醫院深圳醫院近日在深圳率先分別應用3D打印植入手術挽救了腫瘤患者的生命,精準植入的鈦合金及聚醚醚酮(PEEK)將代替缺損的骨骼繼續為人體“服務”。

記者了解到,由于國家尚未出臺相應的審批制度及收費標準,目前3D打印植入手術在全國各醫院均是零星案例,多應用于疑難重癥患者,多是以臨床試用研究進行。有醫學專家在接受本報記者采訪時透露,行業發展成熟仍需要一段時間,預計2~3年會全面鋪開。

腫瘤穿透髖臼 她被手術植入3D鈦網

自體骨不夠用 異體骨費用高

南方醫科大學深圳醫院近日將3D打印鈦網植入到年輕的黃女士體內,以修補其骨盆和髖臼部位大面積骨缺損。這次手術為黃女士保住了骨盆、髖關節,也保住了她的生育能力。據悉,這也是深圳首例3D打印骨缺損植入物臨床成功應用的案例。

2017年10月,家住潮汕的黃女士突然覺得左髖部及骨盆區域疼痛,行走一瘸一拐,關節活動越發受影響。當地醫院醫生檢查發現,她左骨盆部位有很大的陰影,考慮是腫瘤。不久,黃女士被南方醫科大學深圳醫院診斷為左側骨盆巨大骨巨細胞瘤。

該院骨科學科帶頭人桑宏勛教授介紹,該腫瘤雖然不是惡性的,但侵襲性強、生長快。“瘤細胞就像無孔不入的壞蟲子一樣,四處啃食腫瘤周圍的好骨頭,最后導致病理骨折、周圍軟組織破壞穿透關節等并發癥。”桑宏勛表示,這種疾病還會帶來巨大的疼痛,患者難以行走,導致終身殘疾。

黃女士的檢查結果顯示,腫瘤已穿透髖臼、侵襲范圍廣泛,比iPadmini面積還大的骨頭已經遭到破壞。“腫瘤被徹底切除后,骨缺損范圍大,植骨量也很巨大,取自體骨‘拆東墻、補西墻’遠遠不夠。”桑宏勛介紹,更重要的是,骨盆里有膀胱、直腸、尿道、子宮、卵巢等重要臟器,如果進行半骨盆置換處理不當會影響生育,甚至危及患者生命。

在進行了多學科專家會診后,醫院建議采用3D數字骨科技術,為黃女士量身定做個性化精準手術方案。

“患者腫瘤缺損范圍大,自體骨遠遠不夠,異體骨費用高、排異反應大。”桑宏勛表示,“術前設計3D鈦網植入物,代替髖臼頂覆蓋置入,把破碎的骨盆補綴起來,不僅排異反應小,有效減少植骨量,還可以根據骨缺損形狀進行設計,起到良好的力學支撐作用。”

歷時10多天打造骨缺損植入物

據介紹,骨盆部位鋼板一直是手術中植入物的難點。“以前只能在術中現場手工折彎打造,吻合度不高。現在通過3D技術提前定制個性化鈦合金鋼板,可以有效避開腫瘤部位,吻合良好。”桑宏勛解釋說。

3D打印植入鋼板看似簡單,實施起來卻不易。醫院為此特地請來上海交大生命質量與機械工程研究所王成燾教授以及相關醫療器械企業的工程師協作研究。參與的專家及工程師們3D打印了多個樹脂模板,反復模擬以確定最理想的模板,并最終3D打印成鈦合金材質。整個過程歷時10多天。

骨盆腫瘤手術一直是骨科最復雜、高難度的大手術。很多骨盆手術患者出血量都在5000~6000毫升,甚至達1萬毫升,腫瘤手術又無法實現自體血回輸。為減少出血,在進行3D打印鈦網骨缺損植入物手術前,醫院又請來血管外科專家通過微創介入阻斷了腫瘤供區的閉孔動脈和滋養血管。這樣的準備取得了明顯效果,完成植入物手術后患者出血不到3000毫升。

在術后4天,黃女士就可以下地行走、活動自如,目前恢復良好。桑宏勛表示:“有了3D打印,高難度的骨科手術操作更容易,且避免了病人致殘的風險,又為其生育留下了機會。”

“新骨頭”修復了他的胸壁缺損

新型材料胸肋骨假體用二三十年都沒問題

中國醫學科學院腫瘤醫院深圳醫院近日進行了深圳首例3D打印胸肋骨植入胸腔的手術。由于復發腫瘤侵蝕到胸骨和肋骨,患者胡先生在該醫院進行了切除手術,腫瘤“國家隊”的高手們將一塊一模一樣的3D打印胸肋骨放進了他的胸腔。

胡先生在2014年就診于廣州一家醫院,胸部CT提示為“前縱隔腫物”,手術后進行了多次放射治療。去年12月,胡先生開始發現自己胸前右側鎖骨下方長了一個明顯的凸出腫塊,他感覺胸部脹痛,痛感甚至輻射到頭頸位置。

后來,中國醫學科學院腫瘤醫院深圳醫院大外科主任、胸外科主任牟巨偉教授接診了胡先生。他診斷病情后發現,胡先生復發的腫瘤幾乎是從胸骨柄內“長出來”的,緊鄰兩側鎖骨、肋軟骨。而且腫物直接危及位于其后面的心臟和主動脈弓,若不及時對患者進行手術會有生命危險。

“若將胸骨柄和腫物一并切除,在患者的雙側鎖骨和胸骨體之間會形成巨大的缺損,會造成前胸壁軟化塌陷。唯一的出路就是為他重建這塊被取掉的骨頭。”牟巨偉教授介紹。

經過與3D打印胸骨肋骨假體制作團隊——唐都醫院李小飛主任團隊溝通,李小飛主任團隊利用CT檢查結果進行建模,在3D影像上進行模擬并確定了腫瘤切除的范圍。最后由西安交通大學機械工程系統制造國家重點實驗室長江學者特聘教授李滌塵團隊成功完成了3D胸肋骨制作。考慮到胡先生的家庭情況,醫院還為其減免了大部分費用。

據了解,這塊“新骨頭”采用新型的聚醚醚酮(PEEK)材料制成。“相較于通常使用的鈦合金材料,這種材料具有與皮質骨相似的生物機械性能,有良好的生物學相容性等優勢。”牟巨偉教授表示,該材質通過機場安檢、接受核磁共振等醫學檢查均不受影響,硬度更強,應用在日常生活中更安全。

最后專家們用“新骨頭”修復了胡先生的胸壁缺損。據了解,目前胡先生恢復良好,用新型材料打印的“新骨頭”用二三十年都沒問題。

3D打印植入手術推廣難題不少

尚未出臺相應的審批制度

在醫學領域里,由于骨科專業特點與3D技術特點吻合度較高,3D打印在骨科專業范圍內的應用較早,目前進展較快。記者了解到,術前在3D打印實物模型上模擬手術操作,以及時發現手術設計的缺陷和不足。這在許多醫院的骨科已經得到較為廣泛的應用。

相較于此前的術前模擬手術操作,3D打印植入手術是3D打印技術在醫療領域更進一步的應用。目前其推廣普及的核心難點之一在于從設計到植入,需要醫生及工程師團隊高度合作。桑宏勛告訴記者,目前這種植入手術在全國均有零星的案例,還處于前沿領域。

“目前進行該項手術的多是大型醫學院校或者科研院所,針對一些疑難重癥患者,經過病人知情同意及倫理審查進行的個性化應用,多是臨床試用研究,有相關科研經費的支持。”桑宏勛告訴記者。

3D打印植入手術進一步推廣應用的另一重要瓶頸在于目前我國尚未出臺相應的審批制度,在物價、醫保層面還未有相應的價格標準。桑宏勛表示:“目前的技術水平已經可以在臨床上進行3D打印植入物骨科手術。但是相關部門尚缺少相關的審批制度和可依據的技術標準,技術發展也有待完善,預計2~3年會全面鋪開。”