北医三院完成世界首例 3D打印人工定制枢椎置换术

2014-08-22   文章来源:科技日报    点击量:2105 我要说

  近日,北京大学第三医院完成世界首例3D打印人工定制枢椎,应用于恶性肿瘤的治疗。

  12岁的小患者明浩患有尤文氏肉瘤,癌变部位位于枢椎,随时可能出现不可逆的脊髓损伤,导致完全瘫痪、呼吸骤停,病情非常凶险。

  据该院骨科教授刘忠军介绍,人的颈椎由七节椎骨组成,其中,最上面与颅底相连的两节分别为寰椎和枢椎。与其它椎体相比,这两块椎体显得比较“特别”。寰枢椎与人的头颅之间,就像三角形尖顶上面放了一个圆球,一方面头颅可以上下左右活动自如,另一方面也使寰枢椎成为颈椎中最不稳定、最脆弱的支点。同时,寰枢椎的椎孔内有为脑基底部供血的最大动脉分支——椎动脉,有穿行其中的脊髓,这里几乎是手术禁区。

  而尤文氏肉瘤是一种病情发展迅速、恶性程度高的溶骨性病变,对骨骼具有渗透性或虫蚀样破坏。作为罕见的脊柱原发恶性肿瘤,尤文氏肉瘤多发于儿童。其主要累及骶椎,其次是胸椎和腰椎,颈椎最为罕见。

  对于尤文氏肉瘤的治疗,目前以手术结合放疗、化疗综合治疗。其中手术切除肿瘤是治疗的关键。由于脊柱肿瘤解剖位置邻近脊髓、神经、重要血管和脏器结构,手术切除肿瘤是治疗的关键。

  刘忠军教授和他带领的团队经研究决定,为明浩的枢椎进行前路和后路两次手术。明浩要通过手术切除的枢椎被称为手术禁区,目前全国能够完成枢椎切除手术的医院只有不过5家。仅仅切除被肿瘤侵蚀的枢椎还不行,还要想办法在第一和第三颈椎之间添上内植物,这样手术后明浩的头才能够抬起来。

  传统手术切除病变椎体后,会用钛合金网笼代替原来椎体的位置,但容易出现椎体塌陷,椎间高度难以维持等情况,给患者带来极大痛苦。

  刘忠军教授和他的团队决定尝试使用孔隙金属代替缺损的脊椎结构。即使用钛合金粉末3D打印技术,制造出空间结构复杂、符合解剖形态的孔隙金属结构,使骨细胞长入空隙金属内,达到融合的效果。同时,由于人工椎体独特的设计结构,不再使用钛板辅助固定。

  刘忠军教授和他的团队,通过计算和研究,为明浩设计了一个孔隙金属枢椎,用以取代被肿瘤侵蚀的椎体。

  经过7月18日、7月31日的颈椎后路和前路两次手术,患者小明浩换上了首例应用3D打印技术人工定制的枢椎椎体,并于8月18日顺利出院。

  至此,针对治疗寰枢椎恶性肿瘤,北医三院骨科刘忠军团队完成了世界首例应用3D打印的人工定制枢椎作为脊椎外科内植物,进行脊椎肿瘤治疗以后的稳定性重建。

  据刘忠军教授介绍,枢椎的特殊生理结构及位置,使人工定制枢椎能够充分利用3D打印技术进行制作。在完全模拟枢椎复杂形态的同时,增加了支撑面积,椎体稳定性大大提高。极大降低了患者在通用术后与钛合金网笼相邻的椎体出现塌陷所致相关并发症的发生。个性化的3D人工椎体达到了椎体一体化的效果,具有现在国际通用的钛网替换技术不可比拟的特点。

  据悉,刘忠军教授实施的将3D打印人工定制枢椎用于枢椎恶性肿瘤手术治疗的方法,为肿瘤切除后颈椎结构重建技术开辟出一条崭新途径。

  经过4年3D打印脊柱植入物方面的研究探索,相关文章也已在世界顶级的脊柱外科学杂志发表。





                                                              (图片来自人民网)




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