美团|3D打印，为什么成了骨科“香饽饽” 黑龙江

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来自天山脚下的新疆哈萨克族大姐伊娜（化名），因右侧半骨盆肿瘤已经接受了多次手术。近期，她在上海交通大学医学院附属第九人民医院（简称“上海九院”）骨科接受了骶髂关节、耻骨联合离断完全切除肿瘤和3D打印个性化骨盆假体保肢重建。前几天回到医院复诊，伊娜最满意的是身体的功能恢复。截至目前，上海九院骨科郝永强团队已经为200多名患者实施了3D打印个性化金属假体功能重建，实现了骨科手术从“削足适履”到“量体裁衣”治疗模式的转变。
创新的原动力
为骨肿瘤患者保肢
早在20世纪70年代后期，中国工程院院士戴尅戎就开始了个性化骨关节假体的设计、应用与转化研究。 20世纪80年代始，他带领的团队设计出包括人工半骨盆、人工踝关节、肩关节等骨关节的第一代个性化假体，基本上构建了个性化假体的基础技术体系，发展出更先进的第二代假体。但是，假体较高的设计难度和较长的制造时间，严重限制了它的临床应用。
“骨肿瘤的保肢治疗中，肿瘤切除后骨关节缺损形态各异，传统的标准化假体无法重建或效果不佳，因此，我们必须想办法解决这个医学难题！”郝永强教授介绍，个性化重建假体，是骨肿瘤保肢治疗的刚需。但在3D打印出现之前，个性化重建假体仅在少数发达国家能够实现。定制费用一般在数万美元，定制周期至少需要3个月。这对于国内的骨肿瘤患者来说，一是经费上承担不起，二是时间上等不起。
郝永强师从戴尅戎院士后，专注于骨肿瘤等骨科复杂疾病的个性化治疗研究。 2010年前后随着金属3D打印机面世，他带领团队开始了第三代个性化假体的探索。 3D打印又称增材制造技术，是制造技术的一次革命性突破。
创新工作之一是设计及应用软件的研发。 “如今，我们可以应用自己研发的CT/MRI数字融合计算机软件，来重建肿瘤真实边界，并通过3D打印把病变模型打印出来，在模型上讨论手术规划。如何把肿瘤精准切除？如何设计手术辅助导板？如何安装个性化重建假体？复杂的手术操作，被一个一个仔细讨论后，变得相对简单了。 ”郝永强说。
团队另一个重要创新，是根据患者疾病的特殊性，赋予假体个性化的特殊功能。即便是3D打印最常用的金属材料钛合金，也是惰性金属，与骨骼之间无法整合，永远存在金属假体-骨骼的界面。这个难点，也是第一代、第二代个性化假体安装后失效的主要原因。郝永强带领团队做了大量研究，经过不断筛选，通过在与骨接触的假体表面打印出骨能够长入的金属骨小梁，实现了钛合金跟骨骼的融合。借助这一技术， 3D打印个性化骨关节假体真正成了患者身体的一部分。
“三位一体”
让骨盆手术不再是禁区
3D打印中心为伊娜在短期内设计、制备了3D打印个性化骨盆肿瘤模型、3D打印个性化手术辅助导板、3D打印个性化骨盆重建金属假体。制作时，操作者导入设计好的数字文件，给3D打印机铺上一层细若微尘的钛粉，按下“开始”按钮，电子束在照射区形成的1100摄氏度高温，让金属微粒自然熔解……只用一天时间， 1∶1比例的3D打印产品就准备好了。
手术中，郝永强团队采取了3D打印“三位一体”的创新治疗模式，完整切除了带有肿瘤的半骨盆，同时安装上3D打印假体。伊娜不仅免去了截肢之苦，更保住了生命。