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3D打印骨盆,一个世界级难题的破解
发布时间:2021-06-22 17:09:39 作者:

       如果肿瘤不幸长在了骨盆上,该如何治疗呢?在几十年前,这属于医学绝症,仅有两条路供选择:第一是不进行手术,走向死亡;第二是选择手术,只能冒险进行四分之一骨盆截肢,身体下半部的肢体将被移除。术后能幸存下来的患者生活苦不堪言,既无法好好坐,也无法好好站立。今天,即便在发达国家,这种疾病的保肢治疗也具有高风险、高并发症,且治疗费用高昂。

  上海交通大学医学院附属第九人民医院的科研工作者巧妙地利用3D打印技术攻克了骨盆肿瘤切除与保肢重建这一高难度的医学难题,通过3D打印技术快速制作出与骨盆肿瘤切除后缺损匹配的个性化重建假体,在手术切除肿瘤后精准安装,实现了骨科手术从传统“削足适履”到个性化“量体裁衣”治疗模式的重大突破,术后病人可回归正常的生活,且质量也无太大变化。

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这是令人色变的肿瘤

  骨盆肿瘤手术曾被称为骨科最高难度的手术,早期很多病人没能幸运地走下手术台。这是因为骨盆紧邻内含大小肠、膀胱及输尿管、子宫及卵巢输卵管(女性)的腹腔与盆腔,还有坐骨及股神经、腹主动静脉及髂总、髂外、髂内动静脉等神经血管。随便哪个器官都不允许损伤,否则会危及生命。重建假体是第二大难关,因骨盆肿瘤切除后缺损形态不一、没有现成的假体可提供,只能医工合作定制。过去相关技术仅在少数发达国家能够实现,定制假体费用一般要在10万美元以上,定制周期一般需3个月左右。国内骨肿瘤病人无法承受高昂的定制假体费用,时间上也等不起。

  成功实现“破冰”

  20世纪70年代后期,上海交通大学医学院附属第九人民医院戴尅戎院士开始了骨关节个性化人工假体的设计、应用与转化研究。在一次国内人工关节学术会议上,戴尅戎与上海交通大学机械工程系的王成焘教授相识,从此开始长达30多年的紧密合作,建立了直接面向临床的个体化植入假体数字制造体系。20世纪80年代,他们就设计出包括人工半骨盆、踝关节、肩关节、髋及膝关节等第一代个性化假体,并逐步建立起个性化人工假体设计及制备的技术体系。如今,通过上海九院创建的3D打印模型、3D打印手术辅助导板、3D打印定制金属假体“三位一体”的治疗模式应用与推广,骨盆肿瘤的切除与保肢重建难题已实现“破冰”。

  在手术中,医生应用3D打印手术辅助导板精准切除肿瘤后,就可植入“量身定做”的个性化金属重建假体,手术时间从过去的10多个小时,下降到3~5小时,5年存活率超过50%。定制假体费用也仅需几万元左右,与国外动骤几十万美元相比大大减轻了病人的经济负担。2014年完成的第一例3D打印个性化骨盆重建假体治疗的骨盆肿瘤患者恢复理想,术后不久就可自如地开车去各地旅游。

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服务其他疾病治疗

  今天,中国的3D打印技术应用不仅涵盖了骨科临床领域,还应用到了口腔颌面外科、整形外科等学科领域;不仅解剖形态个性化,力学性能也实现了个性化。

  郝永强介绍说,人体共有206块骨骼,每个骨骼都有被癌细胞侵扰的风险,借助3D打印技术,所有骨骼肿瘤都不再是谈之色变的绝症,是可被完整切除重建,甚至可治愈的疾病。令人振奋的是,上海交通大学医学院附属第九人民医院3D打印中心研发打印的具有生物活性的股骨头和半月板在动物实验中已获得成功。

       近年来,在3D打印骨骼重建技术上,上海交通大学医学院附属第九人民医院又取得新一轮重大突破。3D打印最常用的金属材料钛合金是惰性金属,与骨骼之间无法整合,存在金属假体—骨骼界面,长时间使用后会出现松动、断裂、脱落等现象,导致假体失效。为此,科研团队通过反复研究,在与骨接触的假体表面打印了能够让骨细胞长入的金属骨小梁,这样钛合金就能与骨骼长在一起,关节假体真正成为患者身体一部分,可以规避多次手术