医疗3D应用案例:华西医院完成世界首例3D打印髌骨假体植入 

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近日,四川大学华西医院骨科,一块用3d打印技术制作的髌骨假体,被植入54岁的患者胥大姐的右腿膝盖处,这块由特殊金属和塑料材质所做成的“新骨头”,取代了原本长满了肿瘤的骨头,还会和肌腱等重新生长在一起,让胥大姐预后的膝关节仍然活动自如。手术前胥大姐并不知道,在自己膝盖里的这块金属骨头,是世界上第一例3D打印的髌骨假体。
两年前,胥大姐确诊骨巨细胞瘤,去年复发,髌骨上长满了肿瘤,如果切除的话,胥大姐从此就与拐杖离不开了。四川大学华西医院骨科屠重棋教授团队利用3D打印技术,为胥大姐重做了髌骨假体,保住了她的活动功能。据查询国内外相关论文和报道,此前未见过相关病例的报道。
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患者髌骨骨肿瘤的检查结果
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患者术前照片,右膝上鼓有一个大包
骨癌手术后复发
切除髌骨面临残疾风险
两年前,家住巴中的胥大姐突然觉得右腿膝盖特别疼,一直以为是关节炎,心里没怎么在意,直到后来越来越疼,几乎下不了地走路,这才去医院做检查,医生发现,胥大姐的右腿膝盖上的髌骨上长有肿瘤,确诊为骨巨细胞瘤,建议她做手术。
“结果过了几个月,又觉得不对劲,医生说是复发了。”胥大姐说,膝盖上鼓起一个包,医生建议观察3个月,可能还是要做手术。不放心的家里人将胥大姐送到川大华西医院骨科就诊。
检查发现,骨细胞瘤已经长满了胥大姐的髌骨,边缘破坏,且有软组织包块。“单纯地再次刮除后植骨手术还是容易复发,最好是整块切除髌骨。”川大华西医院骨科副主任、主任医师屠重棋教授介绍说,髌骨上的肿瘤,发病率低,所以通常的治疗方式就是切除。但是整块切除后,对于患者来说,行走功能必然受到影响。“单纯切除会有一块很大的缺损,没办法用力,至少是需要拄拐杖。”
髌骨,也就是大家通常理解的膝盖骨,连接了周围重要的肌腱组织,既传递了肌肉力量,帮助完成了走路、下蹲等屈膝动作,又对膝关节形成保护作用,如果没有髌骨,人体的活动功能就会受到影响。
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3D打印髌骨模型CAD辅助设计和优化
3D打印植入髌骨假体
数百微米的微孔帮助骨头和金属“长”在一起
“我们建议,用3D打印技术做一个假体,对于她来说,是最好的方案。”屠重棋说,经过患者和家属同意后,医生根据胥大姐左腿髌骨的镜像结构,利用3D打印技术,“复制”了一个新的髌骨。
别看髌骨不过鸡蛋大小,但其实结构很复杂。屠重棋介绍说,髌骨是个不规则的三角形,有一定的弧度,且厚薄不一,因此,3D打印髌骨最难的部分,是对髌骨的测量,包括最大高、最大宽、最大厚、髌骨关节面高、髌骨内关节面宽、髌骨外关节面宽等数据。屠重棋教授团队前期通过对健侧髌骨解剖数据的测量,反向生成健侧髌骨模型,计算机辅助设计不断优化,并将周围重要肌肉、肌腱、韧带等充分考虑进去,形成最终的3d打印模型,完成“量体裁衣”特制,整个制作过程,差不多用了两周时间。
“第一要考虑外形,第二是金属厚度,能够承受多大的力量不变形。”屠重棋说,同时,金属直接和软骨磨合很容易受损,因此使用了聚乙烯材质的垫片,“这个垫片的柔软度和软骨很接近,即便以后发生磨损,更换垫片就是。”
让人觉得神奇的是,金属材质的新“髌骨”不仅仅是植入关节处,更重要的是,会和人体原有的软组织“铆合”,“纽扣式”地生长成为一体,“秘密武器”在于假体上无数个只有数百微米的细小的孔洞,“大的孔洞用于缝合,肌腱等软组织会慢慢地长进小微孔里,骨细胞、软组织和原本的组织融为一体,就不会影响原来的活动功能了。”3D打印技术的“铆合”,和骨科常用的“骨水泥”材料相比,除了不易松动外,使用寿命也更长,“理论上说,二三十年没有问题。”
4月3日,屠重棋团队为胥大姐做了手术,历时2个小时。屠重棋说,经过2至4周生长期,胥大姐就可以下地活动了,恢复期一般在1个月半至3个月,“未来正常的轻体力活动,完全没有问题。”
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胥大姐的腿部安装有保护支架,帮助愈合
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屠重棋检查患者手术部位
华西医院已完成50多例3D打印金属假体植入
早在2015年10月,屠重棋教授团队就成功完成世界首例“3D打印保留膝关节胫骨干金属骨小梁假体重建术”,为患有“骨母细胞型骨肉瘤”的19岁小伙保留了完好的膝关节功能,如今依然活动自如。
每个人的骨骼形态都存在差异,而传统的骨关节假体和植入物都是成批制造的,固定型号的,因此很难做到与每个人匹配,这给手术带来一些困难,而3D打印可以实现“个体化”,也就是根据你的骨骼形态设计制造符合你身体的假体。
屠重棋教授团队利用3D打印技术,成功完成各种生物型假体的定制并临床应用,截至目前,屠重棋教授及其团队已经完成50余例3D打印金属假体的植入,包括半腕关节金属假体、半骨盆假体、距骨假体、跟骨假体、胫骨干假体、全尺骨假体等治疗肿瘤性骨缺损。术后随访可见假体—骨界面已有骨长入,实现生物界面整合,手术效果达到预期。
成都商报客户端记者 于遵素 摄影报道 部分图片由受访者提供
文章转载自:成都商报  

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