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3D打印开辟个性化医疗时代

时间:2020-09-21 17:24:54 点击次数:

人工椎体植入成为现实

  继2014年8月成功完成首例应用3D打印人工枢椎置换术治疗颈椎恶性肿瘤之后,今年6月,北医三院再次宣布,经过先后两次总计10多个小时的手术,首个金属3D打印定制的19厘米人造脊椎植入顺利完成。

  这例手术是由北医三院的骨科主任刘忠军教授主刀完成的。11月1日,刘忠军向记者展示了他存在手机里的照片,“这是术后3个月病人来复查的照片,现在,他康复得很好。”

  刘忠军介绍说,这位袁姓患者不幸患上了脊索瘤,侵蚀范围非常广,其胸椎和腰椎共5节脊柱都受到了侵蚀。“从医学上讲,只能通过手术把五节椎体上的肿瘤全部切干净。但五节脊椎拿掉后,如何保持支撑?”

  像这种情况,在过去常常使用钛网内填入自体或异体碎骨作为椎体间支撑器材,但是,由于需要植入的钛网如此之长,一旦移位,压迫脊髓,患者就会瘫痪。此外,原有的钛网呈笔直的圆柱状,与脊柱“S”形的生理曲线也并不匹配。

  “因此,在有3D打印技术之前,这类病症可能就无法进行骨科手术。”刘忠军用手中的骨骼模型向记者演示,“现在,我们利用金属3D打印技术,制造出与他的5节脊椎形态与长度相仿的人工椎体。装上这种从形状到功能都与原本结构相近的人造脊椎,患者完全可以像正常人一样地生活和工作。另外,这种椎体的特殊之处在于能被制成海绵状的微孔结构,相邻正常脊椎的骨细胞可以长入其中,最终实现骨融合。”

  作为北医三院的3D打印人工椎体研究团队的负责人,刘忠军介绍说,3D打印技术在骨科,除了打印模型进行术前精准准备和医学教学之外,更重要的是可以直接定制个体的骨骼和关节等人体植入物。

  先心病治疗获得新突破

  过去,下腔型房间隔缺损通常被认为是介入治疗的禁忌症,需要通过外科开刀才能根治。如今,在3D打印技术的帮助下,在许多患者身上实现了不开刀也能治愈的突破。

  在第十四届中国介入心脏病学大会上,现场直播了一场来自北京阜外医院心导管室的手术,当时的主治医生是阜外医院介入治疗科的郑宏教授。在郑宏看来,这场手术取得成功的法宝之一在于3D打印模型。

  “该患者被诊断为房间隔膨突瘤伴多发性房缺,其中较大的缺损紧邻下腔静脉,以往,只能通过外科手术治疗。”郑宏说。通过诊断,他认为自己首创的采用PDA封堵器介入治疗法可以不开刀治愈,建议患者定制一个3D打印“心脏标本”,以便了解缺损的“解剖结构”,从而更好选择合适大小型号的封堵器械。

  郑宏介绍说,目前,在心脏病诊治领域,3D打印对结构性心脏病尤其是复杂性先心病的诊断与治疗能起到意想不到的促进作用。因为通过3D打印技术,可将患者的二维扫描数据打印成个体的心脏模型,医生可以据此观察患者的心脏结构,准确进行手术规划与预演,以找到最佳手术方式。

  郑宏说,3D打印技术还将为远程医疗提供更可靠、更直观的信息,对一些临床医学的技术创新与新技术的普及推广也能起到推动作用。目前在国内,除了阜外医院之外,还有约10家医院同样在开展各种类型的3D打印辅助治疗先天性心脏病的应用。

  医疗应用领域前景广阔

  “除了骨科外,神经外科、心胸外科还有其他的普通外科,3D打印的应用都极其广泛,”刘忠军说,比如颅骨缺损或是眼眶部位缺损的修复,过去很难从形状上做到完全契合,而通过3D打印,就可以提供完全个性化的医疗服务。

  郑宏认为,3D打印技术的最高境界是通过细胞和组织3D打印制造出人类器官的替代品,如具有活性与功能的血管、瓣膜甚至心脏等组织器官。他建议,把细胞与组织的3D打印列为攻关重点,组建优势团队,开展国际合作,提高自主创新。

  从国际上来看,中国的生物3D打印几乎跟国外同步,个别领域尤其在临床应用方面可能还处于领先地位。因此,在这种情况下,应从法律上给这样的科技创新建立快速通道,加紧制定相关法规政策,以使“个体化定制”医疗能更快更广泛地应用于临床普及。刘忠军与郑宏提出上述建议。


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