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3D打印钛金骨骼挺起中国人的脊梁

作者:传媒使者 来源:未知 发表时间:2018-03-08

  第一传媒讯 从2016年8月起,北京颐丰卓朗健康管理有限公司携手《中国商人》 杂志、华声财讯,共同推出《颐丰卓朗企业家健康管理专栏》,每月一期,邀请各科专家名医,详解企业家常见病及其预防治疗方法,旨在唤醒企业家的健康管理意识,呼吁全社会关注企业家健康。

  2017年8月《颐丰卓朗企业家健康管理专栏》,发表了由北京大学第三医院骨科主任、刘忠军教授撰写的《3D打印钛金骨骼挺起中国人的脊梁》,全文如下:

 

  3D打印钛金骨骼挺起中国人的脊梁

 

  如今提起“3D打印”,恐怕已不像几年之前那样令人倍感新奇了,许多人都已经或多或少地见过或听说过3D打印技术制成的产品。然而能说清楚3D打印究竟是怎么一回事儿的人似乎也不多。其实,“3D打印”的规范名称应当叫“增材制造”,是一种以数字模型文件为基础,用粉末状或可粘合材料,通过逐层叠加(“打印”)方式来制造物体的技术。早期3D打印的原材料主要以塑料等非金属类为主,时至2007年前后,金属材料3D打印设备在欧洲被研制成功,从此有了金属3D打印产品。之后,有人甚至开始尝试用生物材料,包括细胞等,打印人体所需的组织或器官。我们北医三院研究团队从2009年开始关注并启动3D打印技术探索项目,尤其重点对金属材料3D打印技术在骨科领域的应用进行了系统性研究。

  看似冷冰冰的金属与我们人体的骨骼从质地上虽然大不相同,但二者之间发生密切联系却早已不是什么新鲜事儿。在骨科手术中用金属器材,即所谓金属内植物,连接和固定受损骨骼的历史至少超过五十年以上。可以毫不夸张地说,离开金属内植物的应用,骨科手术技术就发展不到今天。大家知道,骨骼因为受伤折断(骨折)或因为某些病变(如肿瘤、感染等)受到破坏之后,医学上采用的最基本的治疗方法就是让骨折断端复位,然后等待其自然愈合,如果因为骨质破坏造成了骨缺损,则在缺损区植骨(即填充以从患者自身相对不重要部位切取的自体骨,或从尸体来源获得的异体骨),然后等待其长成一体,这种形式被称为骨融合。骨折的愈合时间一般为3个月,如果存在骨缺损,需要植骨填充,以达到骨融合的目的,所需时间往往会更长。无论骨愈合还是骨融合,首要的前提条件是骨骼断端必须稳定不动。为了保持骨骼断端的制动,早年间的做法是让患者卧床,在骨骼两端施加牵引或是用石膏包绕在肢体周围也是常用的所谓“外固定”手段,在那个年代,为治疗骨折或骨病让患者卧床躺上几个月似乎顺理成章。上世纪50至60年代,金属内固定技术逐渐兴起,骨科医生开始在手术中用金属器材将骨折或骨缺损部位进行固定。随着内固定技术的日益成熟,九十年代之后已经被广泛应用。这种技术提供了很好的局部稳定性,使患者早期离床活动成为可能,从而大大缩短了康复时间。在内固定技术发展过程中,所采用的金属材料也从不锈钢逐步转变为钛合金,因为临床实践表明,钛合金具有更好的组织相容性,可以在人体内永久放置。然而,人体共有206块骨骼,形态各异,没有任何一块骨骼的形状是规则的,由此带给骨科医生的难题是,有时会因内固定器材的形状与人体骨骼的结构不相匹配,使我们面对某些部位或某些种类疾病的治疗时仍感到束手无策。

  

 

  以钛合金为主要材料的金属3D打印技术的出现给骨科疾病的治疗带来新希望和新途径。经过大量动物实验和临床观察,我们逐步认识到3D打印技术对于骨科应用领域两个非常难得的优势:一是,3D打印作为一种特殊工艺,可以打印出任何形状、任何结构的物体,只要经计算机能设计出来,无论多复杂的构造都能在一夜之间变为手里的实物,正所谓“所想即所得”,这样一来,想制作与骨骼解剖结构紧密贴合、高度匹配的内植物就变得易如反掌,对特殊病例采用量身订做的方式打印个体定制化的内植物也不再是天方夜谭;二是,不同于传统金属制作工艺只能制造实芯儿材质的局限性,我们完全可以根据需要将金属内植物设计并打印成微孔结构。 这种微孔结构的优势可是非同小可,因为它可以吸引植入部位周围的骨细胞长入其中,从而使植入物与患者的骨骼结成一体,实现永久性融合! 我们正是牢牢抓住3D打印的这两个优势加紧开展了一系列探索研究,经过年复一年的不懈努力,才最终将3D打印金属内植物应用于骨科手术并取得令人欣喜的疗效。迄今,我们已经应用3D打印技术为不少疑难病例提供了前所未有的创新性手术治疗,并取得多项第一:2014年完成世界第一例3D打印人工枢椎置换术治疗颈椎肿瘤获得成功; 2015年3D打印骨科植入物获得国家食药监总局注册批准上市,成为中国第一个金属3D打印医疗产品;2016年完成世界第一例多节段、大跨度胸腰椎人工椎体置换术治疗脊柱肿瘤获得成功… …


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