“在未来,人们根本不用担心会因器官病变而死于非命,亦无需等待遥遥无期的捐赠者,只需支付一笔费用,就能获得一个功能与外表兼顾的人造器官回归正常生活。”—这是好莱坞经典电影《重生男人》中的剧情。随着被称为“人类另一个登月计划”的3D生物打印技术的出现,人们的憧憬或许可以一步步实现。而在国内,我省的山东大学第二医院关节外科已经运用3D打印技术成功开展了全国首例3D打印截骨导板指导下复杂全膝关节翻修术。
本报记者 陈晓丽
3D打印截骨器械
疑难手术顺利完成
3D打印学名是“增材制造”,作为一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。近年来,由于互联网的推动,3D打印的“数字模型”得以高速发展。
近日,人工关节置换新技术研讨会暨山大二院骨科3D打印临床研究中心成立大会在济南举办。记者在会议上了解到,3D打印技术已经开始应用于临床,帮助医生提高手术精度,帮助疑难复杂病例获得更好的治疗,实现个性化定制、精准医疗的目标。
3D打印应用于医疗领域的可行性是基于CT、MRI对人体进行扫描得到二维数据,经过专业的筛选、剔除后,再对其进行三维重构处理,最后形成3D打印模型数据。在医疗领域,骨科已经率先将3D打印应用临床,真真切切地开始帮忙解决患者的病痛。
发展初期,3D打印主要应用于模拟手术过程。通过3D打印技术,可以针对患者病灶部位建立一个1:1完全相同的立体模型,医生借助这个3D模型模拟手术。”
40多岁的张春晓(化名)就是3D打印技术的受益者之一。20多年前因为意外,张春晓大腿严重骨折。虽然当时做了手术,但是在完全康复前,张春晓就从事了过重的体力劳动,导致骨折畸形愈合,形成了严重的O形腿。
由于多年畸形难以矫正,同时关节磨损严重,完成矫形和关节置换手术难度极大,跑了很多家医院,医生都建议放弃。山大二院关节外科主任王韶进使用3D打印技术制作了只为张春晓定做的截骨器械。术前王韶进及其手术团队在3D打印获得的模型上进行了手术的预演,最终,手术仅用了不到两个小时就顺利完成。
骨缺损垫块
“缺多少打多少”
“现在关节缺损的患者越来越多,从我们科室来看,关节置换翻修手术甚至比常规置换手术数量还多”,王韶进告诉记者,造成这种现象的原因有很多,最重要的是限于经济条件,很多患者在初次进行关节置换手术时选择了质量相对低端的假体,使用期限到了就需要手术翻修。同时,由于患者使用不当、体型过于肥胖、初次手术时医生的经验和水平等多种因素都会影响假体使用寿命。
而在关节置换翻修手术中,膝关节骨缺损是让医生头疼的问题。“传统的骨关节假体和植入物都是成批制造、固定型号的,而每个人的骨骼形态都存在差异,假体和植入物很难做到与每个人匹配,在手术中需要对患者的骨骼进行削减来适应假体,必然会造成进一步的骨流失,增大手术难度和风险。”
王韶进介绍,为了解决这个难题,自2012年起,该院关节外科开始利用3D打印技术,根据患者骨缺损的形态,打印与之匹配的垫块,“缺多少打多少”,“个性化定制”,同时模拟了骨小梁结构,使得金属垫块和患者自身骨头可以亲密无间,最终愈合为一体。这一技术为国内首创,目前已完成超过10例。
“目前我们在做的这种手术,3D打印膝关节骨缺损垫块都是免费提供给患者使用,不收取额外费用。”王韶进表示,手术前医院内部相关部门首先会进行伦理考评,伦理考评通过后再与患者及家属充分沟通,并签署手术知情同意书,在患者及家属充分了解并知情同意的前提下进行手术。
皮肤、肾脏等器官
未来可实现3D打印
据介绍,虽然目前3D打印应用于临床方面我国处于世界先进水平,但是国内尚没有相关的规范化管理条例或文件,这也相对制约了医用3D打印的发展。虽然3D打印具有无限可能性,但是距离临床医生随心所欲地使用该技术,还有很大的距离。
目前3D打印的肝脏和肾脏等软组织器官还处于实验室阶段,王韶进指出,“未来通过培养细胞进行生物打印,血管、皮肤、肾脏等软组织器官都可能通过3D打印实现。”
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