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3D打印 让他换上“钛骨盆”

从四处求医处处碰壁,到如今有希望自己站起来,彻底摆脱以往疾病的困扰,对于65岁的刘先生来说,一次手术,可谓改写了他后半生的生活轨迹。

“我们基于患者最大程度上恢复健康的角度,历经一个多月的努力准备,才为其实施了这一台钛合金3D打印骨盆肿瘤假体植入手术。”3月26日上午,拿到患者刘先生术后CT片子并与术前检查对比后,包头医学院第一附属医院董乐乐教授说,患者恢复得非常好。

患者骨头被肿瘤“吃掉”

多家医院不敢为其手术

在包医一附院骨科教授董乐乐的办公桌上放着一个小模型,从外观上来看,它酷似一个工字型的盒子,如果将其打开就会发现,内部正方体空间从两条对角线方向被切成了四个等边三角形立柱,上下两部分一一对应,扣在一起严丝合缝。这个类似于中国传统建筑中常见的榫卯结构的小盒子,就是基于3D打印技术设计的一个小零件,上下两部分的契合度验证了3D打印技术的精确性。

3月13日,在患者刘先生身上,历时4个多小时完成的这一台钛合金3D打印骨盆肿瘤假体植入手术,所运用的正是3D打印技术。

刘先生今年65岁,此前在多家医院求诊,可得到的答复都是手术难度大、不建议其手术。2月9日,在家人的陪伴下,他找到了包医一附院骨科教授董乐乐。

“刘先生患病处位于骨盆环左侧部位,在入院检查时,医生通过CT、MRI扫描后发现,在其骨盆内有一个12×14×8.4立方厘米的肿瘤,这个肿瘤甚至‘吃掉’了一部分骨头,挤压到盆腔外部,严重压迫神经和肌肉,造成其下肢瘫痪,疼痛难忍。”董乐乐说,按照骨科传统的治疗方法,类似病情大多采用半骨盆离断、单纯的肿瘤切除、旷置等手术方案。这样一来,患者术后往往面临下肢瘫痪。这也是刘先生在多家医院求诊后得到的统一答复。

董乐乐解释说,骨盆是人体骨骼中最为复杂的地方,周围密布着大量的神经和血管,是骨科手术中难度极高的部位之一。而骨盆肿瘤切除后骨缺损的精细化解剖重建一直是世界性难题,传统的标准化假体仍存在诸多问题。目前,因没有太好的治疗方案,所采用的大多是常规治疗方案。

对于患者刘先生来说,常规的手术方案虽然能切除肿瘤,可手术产生的后果,是其和家人所难以接受的。

包头西安两地专家“会诊”

利用3D打印造出假体

包医一附院骨二科副主任医师左强说,早在患者入院后做CT、MRI扫描,得到肿瘤的具体数据和模型时,医院就启用了从美国采购的3D打印机将刘先生的骨盆模型打印了出来。通过这一模型,医生们发现,巨大的肿瘤所处部位几乎侵蚀了左半骨盆骨骼,包括左侧髋臼。如果采取传统的手术方案,必然会伤到其维系下肢运动功能的髋关节,患者单侧肢体失去功能是必然结果。

据悉,2014年3月,包医一附院就成立了骨科数字团队,团队成员包括董乐乐、左强、刘瑞、郭鹏年四人。左强介绍,在实施这一例钛合金3D打印骨盆肿瘤假体植入手术之前,3D打印技术首先探索应用在骨科手术中的脊柱导板上,可应用到骨盆区域中却没有相关的借鉴经验。

结合患者刘先生的病情,大家有了一个大胆的设想,即采用3D打印技术为其实施一台盆肿瘤假体植入手术,以替换原有的受损骨骼,这样一来,以往的手术后半骨盆离断、单纯的肿瘤切除、旷置等带来的下肢瘫痪问题也能迎刃而解。“按照这一手术方案,患者术后最理想的状态就是肿瘤切除以后,依然能保证其行走自如无障碍。”董乐乐说。

有了手术方案,包医一附院数字骨科团队立即高效运转起来。

为完成该手术,医院数字骨科团队和西安交大机械制造系统工程国家重点实验室取得联系。双方专家经反复论证和设计,根据患者术前的CT数据,设计出解剖结构和肿瘤切除后骨缺损完全匹配的假体,再应用“选择性激光烧结3D打印技术”,打印出符合患者生理解剖和生物力学要求的钛合金金属假体。

董乐乐介绍,为刘先生植入的假体并不是此前讨论设计手术方案时计划采用的树脂材质,而是钛合金材料,其具有重量轻、材质坚硬等特性,在国际和国内应用非常广泛,骨科领域中也经常会使用到。

一个多月的时间,包医一附院数字骨科团队多次往返包头、西安两地,直到术前几天才终于完成了植入体的打印。

患者术后肢体功能明显恢复

3月13日是手术实施的日子,上午10时,包医一附院组成由骨科、麻醉手术科、检验科、血液科、内科及血库医务人员组建的医疗团队,共同为刘先生实施手术。14时许,手术顺利完成,患者随后被推入病房术后观察。

据悉,在当天实施的手术中,医生完整地切除了骨盆肿瘤,精确安放定制假体,最终,完成了精确化医疗和个性化医疗的目的。

3月26日下午,记者在骨科病房里见到了正在恢复中的刘先生。相比前几日,他的脸色明显好转,精神头也比较足,左腿彻底消肿,已经能正常休息和进食。值班医生介绍,患者预计需要三周时间留院观察,目前各项生命体征平稳,肢体功能明显恢复。

刘先生告诉记者,半年前,他腿部出现不适,到医院检查后发现一个小囊肿,因在一家中医诊所被当成扭伤予以诊治,情况越来越差。随着囊肿不断长大,压迫到腿部神经,最疼的时候,他整晚无法休息,白天也没法正常干活,到多家医院求诊无果,经人介绍才来到包医一附院。

记者从医院了解到,手术后,刘先生骨盆骨骼恢复得非常好,达到了术前设计的手术方案所期待的效果。

“和以往的骨科手术相比,该例钛合金3D打印骨盆肿瘤假体植入术通过对骨盆肿瘤的彻底切除、个体化设计和3D打印技术,解决了复杂部位骨缺损解剖重建的临床难题。”董乐乐说,骨盆肿瘤切除手术极具挑战性,切除肿瘤后应用3D数字骨科打印技术实现个体化定制假体重建骨盆、保留肢体功能属全新的治疗理念,国内见诸报端的手术仅上海、西安、吉林的三例。

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3D打印技术

3D打印技术,又称快速成型技术,属于新兴制造技术,近年来逐步应用于骨科等医学领域。在医学诊断领域,相对于单纯的影像学诊断,3D打印技术的优点显而易见,医生可直接在打印的实物模型上进行诊断,制定手术方案,还可根据患者需要,设计、制造个性化器械,甚至打印人体器官等。

在骨科临床工作中应用3D打印技术,为疾病的诊断、治疗、康复提供了新的思路,3D打印技术以精确的三维物理模型,将复杂的骨折情况更直观地展示在临床医生面前。未来,通过3D打印的模型,可以直观地了解病变部位的解剖形态,帮助医生明确诊断,提高诊断率。

与此对应的微创化及个性化的手术实施,患者手术还具有并发症少,辅以3D打印的个性化康复支具,病情恢复快,提高疾病的治愈率使患者住院时间缩短,降低住院费用等特点。