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让梦想照进现实!骨科3D打印帮助患者远离痛苦!
来源: | 作者:huatai3d | 发布时间: 2018-08-17 | 241 次浏览 | 分享到:

让梦想照进现实!骨科3D打印帮助患者远离痛苦!

3D打印技术之所以能朱献文如此痴迷,最重要的还是因为它能够解决临床疑难疾病问题,为患者解脱苦痛。

3D打印救命产品

朱献文向记者讲述了这样一则病例:去年,35岁的男性患者黄某,是朝阳区渔民,35岁的男性患者黄某,是潮阳区一名渔民,5个月前双下肢不明原因出现疼痛、麻木、无力等症状,且症状逐渐加重,仅能缓慢行走。在南方医科大学南方医院脊柱骨科进行相关检查后诊断为:骨巨细胞瘤合并动脉瘤样骨囊肿,相应层面椎管狭窄,压迫脊髓,导致胸12椎体及其附件骨质破坏。病人因脊椎肿瘤压迫神经,疼痛剧烈,生活质量严重下降。

 

 

患者黄生的脊柱3D模型(左为肿瘤侵犯的原有脊柱,右为切除了病变椎体时的情况)

 

“像黄某这样,骨巨细胞瘤合并动脉瘤样骨囊肿很少见。”南方医院脊柱骨科副主任瞿东滨表示,经过集合全科及相关科室力量,详细评估患者病情,手术指证明确,经病例讨论后一致认为可在全麻下,为他做全椎体切除、椎体置换术。

 

瞿东滨教授演示人工仿生椎体骨小梁的结构模型,这一仿生人工椎体的孔隙结构是人骨相同的十二面体,受力更均匀

 

考虑到每一个病人的脊椎形状都存在差异,骨科专家认为用一个现成的标准植入物不大可能匹配病人的生理参数。医学专家和3D打印专家根据病人脊柱的CT扫描数据,为病人的脊柱建立了精准的3D图像。根据这个图像,治疗团队就能够设计并定制出属于病人的个性化植入物。为了使个性化定制的人工椎体与病人椎体之间更好的融合,手术实施前治疗团队先后设计了100多个方案,制作了数十个植入物的术前模型进行研讨。

 

 

100多个日夜反复研究1000多方案

 

郑明辉医生表示,因外伤、肿瘤等因素导致的骨、关节损害,为治疗所建立骨支架必须借助弧型板、螺丝钉、人造骨及关节等,而这些植入物要长期留置于人体内,会受到人体的弯曲、扭转、挤压、肌肉收缩力等作用,所以要求植入物具有高的强度和韧性,研究与临床实例证明,在人体受力小的部位可以用纯钛,在人体受力大的部位可以用Ti-6Al-4V合金,完全可以满足人体植入物的要求。为了使个性化定制的人工椎体与病人椎体之间更好的融合,研究团队设计二十余种承受荷载的框架结构,数十种骨小梁拓扑结构,圆柱形、肾形、笑脸型、香蕉型等十余种外形及大小,组合达到上千种。

 

 

3D打印的钛合金仿生人工椎体,植入黄先生体内的就是这样的人工椎体,上面由螺钉与脊柱固定

 

经过100多天、数百次修改、模拟、再修改,确定了一体化结构、上下匹配结构及左右铆合结构三种最要框架结构结构;8面体、12面体、14面体三种骨小梁拓扑结构。利用3D打印技术生产出来的人工椎体是完全按照患者的解剖结构完成脊椎结构重建及固定的,装上一枚精准的、个性化的人工脊椎,患者康复后完全可以正常地生活和工作。过去这种手术常常是使用钛网内填入自体或异体碎骨作为椎体间支撑材料,但钛网一旦移位压迫脊髓,患者就会有瘫痪的风险。

最后,经过测试筛选,结合该患者为单节段椎体破坏,并且位于胸12(胸腰段),治疗团队选择了一体化结构、12面体骨小梁拓扑结构、原始椎体、75%孔隙率的人工椎体。3D打印新技术不仅为医生打开了“另外一扇窗”,更是为患者带来了“一线生的希望”。而朱献文手中的这款3D打印骨关节产品,并非来自“国际豪门”,而是土生土长的、国产自主研发的产品,来自广州华钛三维材料制造有限公司。

 

 

 

广州华钛三维董事长朱献文

“一款好的医疗产品,必定是临床医生与产品工程师共同创造的结果。”朱献文告诉记者,国产3D打印产品能成功问世,首先得益于整个国家对科技创新的重视,最重要的还是临床医生与产品工程师之间无缝隙的对接。

 

所想即所得

其实,3D打印对公众来说并不陌生。早在上世纪这一全新的理念提出,便得到了各领域的科学与产业界的追捧。而在医学领域,因骨科的专业特点,3D打印迅速“开花结果”。

“3D打印技术可以改进传统的医学技术上的缺陷,带来新的治疗方法,降低手术的复杂度以及成本。”世界知名骨科教授Mahmoud A.Hafez直言,相比传统制造技术,3D打印主要是解决个性化、复杂、高难度的技术需求。毕竟每个患者的骨骼损坏程度不一样,3D打印技术无疑是最佳选择。

 

 

华钛三维3D打印个性化人工椎体

 

据朱献文介绍,3D打印使用的是具有良好的生物相容性钛合金材料,相比传统的锻造、铸造、喷涂等技术,它能够轻松实现钛合金植入物和表面类骨小梁结构的自由构建,不仅有利于骨细胞的迁移和增殖,还可以促进骨与植入物可靠的整合。

“过去,我们能想到,但做不到。而3D打印技术能让想象变成现实,所想即所得。”朱献文将形容3D打印技术“就如同蒸馒头一样,各种个体化定制的3D打印产品可以一锅出来。”

 

创新成果转化亟待加速

任何创新的医疗产品,都不会一夜走红。它需要医生的接纳,也需要患者认可,更需要社会各方面政策配套与跟进。

 

 

华钛第一例3D打印个性化“人工椎体/椎间盘一体化”病人(右二)在术后3个月返院检查并与华钛三维高管及南方医院脊椎骨科副主任郑明辉教授(左一)合影

 

“在骨科3D打印方面,我们可以说完全依靠原创设计和技术,走在了国外同行的前面。我们已经从过去国外先进技术的追随者转变为先进技术的开拓者和引领者。”朱献文说,国产创新性医疗产品还能够在很大程度改变“看病贵”的局面。

以骨科手术病人的医疗支出为例,70%~80%以上的费用花在医用耗材上。而如果采用具有自主知识产权的国内产品或许就可以实现“优质低价”。

但遗憾的是,目前国内医疗领域科技创新的环境还远做不到尽如人意。由于医疗产品,尤其是植入人体内产品的特殊性,审批过程往往十分严格,时间也更加漫长。而有些法规,比如个体定制化医疗器械管理法规,甚至在我国还没有建立。

相比之下,世界上许多发达国家对创新性医疗产品(包括个体定制化医疗产品)在管理机制和审批流程方面要比我们宽松得多。

而这些政策束缚对企业来说,就是生与死的考验。因为企业作为科技与经济相结合的最好承载体,只有政府加快完善科技成果转化,企业才会有更高的积极性投入研发创新,进而才能形成科技创新的合力,最终让患者受益。

“有时候,传统与现代也许就是一墙之隔、一念之间。创新产品总会有它无可比拟的优势,但传统产品也将有它不可替代的地位,两者需要相互补充,才能为临床医生提供更为精准的解剖重建解决方案,才能提升患者的幸福感和满意度。”朱献文说。