北醫(yī)三院骨科主任劉忠軍：3D打印為患者帶來福音

在北京大學第三醫(yī)院骨科第一病房區(qū)內(nèi),，有一間不大的辦公室，門牌上注明“3D打印實驗室”,。這里就是骨科主任劉忠軍教授在門診、病房,、教學之外待的時間最多的地方,。房間內(nèi)左邊一排桌子，擺放著幾臺電腦和3D打印機,，打印耗材和模型散亂地堆放在桌面上,，猛一看還以為是一個小小的創(chuàng)客空間。劉忠軍指著桌上的3D打印機說：“我們剛成功完成的一項切除惡性腫瘤,、椎體置換手術(shù),，那個椎體的模型就是用這臺3D打印機打印出來的�,！�

2016年5月6日,，全球首發(fā)金屬3D打印人體植入物—人工椎體—獲得國家食品藥品監(jiān)督管理總局(China Food and Drug Administration)注冊批準。這個產(chǎn)品就是由北醫(yī)三院和北京愛康宜誠醫(yī)療器材股份有限公司合作開發(fā)研制的,。作為北醫(yī)三院3D打印人工椎體研究團隊的負責人,，劉忠軍說，這標志著在3D打印植入物領(lǐng)域,，中國已居世界領(lǐng)先水平,。


那么，醫(yī)生與3D打印機這兩個看似無關(guān)的事物,，是如何在劉忠軍的辦公室統(tǒng)一起來的呢?那還要從2009年說起,。

2009年，與北醫(yī)三院有著業(yè)務(wù)往來的北京愛康宜誠醫(yī)療器材股份有限公司新進了一臺金屬材料的3D打印設(shè)備,，在一次例行的業(yè)務(wù)交流會上,，工程師向醫(yī)生們介紹了該設(shè)備的性能和特點,。聽說可以打印出任何形態(tài)的東西，這一下就引起了劉忠軍的興趣,，他敏銳地感覺到,，3D打印骨科植入物將為他長期關(guān)注的問題找到答案。

“首先是解決骨科植入物形狀特異的需要,�,！眲⒅臆娊榻B，人類的脊椎骨骼大多形狀十分不規(guī)則,，比如頸椎第1,、2節(jié)的寰椎和樞椎，結(jié)構(gòu)特殊,，傳統(tǒng)的制造手段很難實現(xiàn),。國際通用的辦法是用鈦網(wǎng)支撐(即用一段柱狀鈦合金網(wǎng)籠，將其中填充一些骨質(zhì),，代替原來椎體,，通過骨頭的再生完成上下的連接)。植入后只能做到部分貼合,，牢固性也隨之大打折扣,，而且恢復(fù)期長，病人很痛苦,。而3D打印,，可以完美地生產(chǎn)出特異性結(jié)構(gòu)，同時也可以更好地做出符合病人具體需求的,、個性化的產(chǎn)品,。

“3D打印的另一個優(yōu)勢更明顯�,！眲⒅臆娙〕鲆患�3D打印成品給記者看,，“人類的骨骼是有孔隙的，這些孔隙為骨細胞的生長提供了空間,。而3D打印的人工植入物完全可做成與骨組織相似的孔隙,。這就不需要像以前那樣在網(wǎng)籠中填充骨質(zhì)，而是由真骨與人工植入物融合,，在牢固性上有極大的優(yōu)勢,。”

正是基于這樣的考慮,，劉忠軍和他的團隊開始了長達數(shù)年的金屬3D打印骨科內(nèi)植物的應(yīng)用與相關(guān)基礎(chǔ)研究,。

2016年5月獲得注冊的人工椎體產(chǎn)品，屬于直接植入人體的三類骨科植入物,，為中國監(jiān)管等級最高的醫(yī)療器械產(chǎn)品,。劉忠軍說：“醫(yī)學的發(fā)展,，從來都離不開創(chuàng)新。而醫(yī)學的創(chuàng)新,，來自病人的需求,。”

2016年5月,，北醫(yī)三院骨科接收了一位特殊患者—患有罕見惡性腫瘤脊索瘤的袁先生,。經(jīng)檢查，袁先生的腫瘤侵犯范圍非常廣,，胸椎10,、11、12和腰椎1,、2,，共五節(jié)脊椎受到了侵蝕。這種情況,，從醫(yī)學上來說,，除了通過手術(shù)把腫瘤切干凈，別無他法,。

劉忠軍在手術(shù)中

切除五節(jié)脊椎已是非常困難的手術(shù),，“我們還要使椎管內(nèi)的脊髓和神經(jīng)、血管等重要結(jié)構(gòu)保持完好的功能,。面臨的最大問題是，切除5節(jié)脊椎后如何支撐?”劉忠軍解釋說,，五節(jié)脊椎長度為19厘米,，傳統(tǒng)的鈦網(wǎng)已很難找到合適長度者，即便找到,，也難以呈現(xiàn)脊柱“S”型的生理曲線,。這樣的病例在以前根本沒辦法手術(shù)�,！坝辛�3D打印技術(shù),，我們就多了一個選擇�,？梢岳�用金��3D打印技術(shù),，依照患者的解剖結(jié)構(gòu)，制造出一枚與五節(jié)椎體形態(tài)與長度相仿的人工椎體,�,！眲⒅臆娬f。

6月12日早8點,，袁先生平躺在接診車上被送進手術(shù)室,。6個多小時后,，袁先生被推出手術(shù)室，手術(shù)順利,。由于術(shù)中出血量小,，生命體征平穩(wěn)，術(shù)后袁先生未被推進ICU,，而是直接回到了普通病房,。兩周后，他已可以下地站立,，并在別人的保護下行走,。8月20日，袁先生自己走出了醫(yī)院,。

袁先生是3D打印人工椎體通過CFDA認證后的首位獲益者,，但是在骨科3D打印技術(shù)領(lǐng)域，劉忠軍和他的團隊已經(jīng)不是第一次站到全球最前沿：2014年7月31日,，在成功切除1名12歲樞椎腫瘤患兒脊柱原發(fā)惡性腫瘤的同時,，他們完成了世界首例3D打印人工定制樞椎植入術(shù)。目前,，已有另5名患者植入人工樞椎,，均恢復(fù)良好，效果顯著,。

回想起研發(fā)的最初階段,，劉忠軍說還有一個小插曲。作為骨科的技術(shù)人員,，他需要向3D打印的工程技術(shù)人員描述椎體形態(tài),，由于均是一些專有名詞，劉忠軍說了半天,，技術(shù)人員也沒能理解他想要的是什么形狀,。劉忠軍靈機一動，用橡皮泥捏了一節(jié)椎體交給技術(shù)人員說：“就照著這樣做”,。技術(shù)人員照此打出樣品,，又經(jīng)過反復(fù)修改，一個標準的椎體最終做出來了,。

現(xiàn)在,，他們已經(jīng)不需要專業(yè)工程技術(shù)人員的幫助，劉忠軍的學生,、李梓赫醫(yī)生已全部掌握了這套“手藝”—把所需椎體的各項數(shù)據(jù)輸入電腦,，生成打印文件，就能很快地打印出想要的模型,。劉忠軍說：“醫(yī)學領(lǐng)域的進步和發(fā)展,，越來越離不開多學科的發(fā)展和多學科的交叉,，做為一名醫(yī)生，單純掌握醫(yī)學知識已經(jīng)落后,。中國要有跨學科人材,，才有可能在科技創(chuàng)新方面有所作為�,！�

經(jīng)過跨學科,、跨領(lǐng)域合作，歷經(jīng)多年的研制及臨床觀察終獲突破,。截至目前,，中國已有兩項3D打印人體植入物獲得國家食品藥品監(jiān)督管理總局批準注冊，皆為北醫(yī)三院骨科團隊研制,。2015年9月批準注冊的3D打印人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品,，也是國際上首個通過臨床驗證后獲得注冊的3D打印人工髖關(guān)節(jié)假體，上市1年來,，已經(jīng)惠及1000多位患者,。

劉忠軍告訴記者，3D打印技術(shù)除了在脊柱外科應(yīng)用極具優(yōu)勢外,，在眼眶缺損修復(fù),、顱骨修復(fù)、整形外科等都有良好的應(yīng)用前景,。此外,，利用生物細胞材料3D打印器官、組織的前沿探索也值得期待,。劉忠軍說：“3D打印技術(shù)的應(yīng)用,，無疑是中國醫(yī)學實現(xiàn)從追隨到超越的難得機遇。以骨科為例,，在近幾年才逐漸成熟起來的金屬材料3D打印技術(shù)面前，全世界都站在同一起跑線上,。從某種意義上說,，中國骨科在3D打印技術(shù)的臨床應(yīng)用及相關(guān)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域處在世界前列�,！�

延伸閱讀：《南極熊盤點：已將3D打印用于臨床手術(shù)的國內(nèi)醫(yī)院》

來源：今日中國