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刘忠军:3D打印技术是骨缺损修复重建的重大突破

“超过5cm,甚至10cm以上的脊椎或四肢骨缺损也能采用钛合金微孔内植物进行直接有效修复”较之传统治疗方法,3D打印植入物治疗巨大骨缺损,其临床实用价值及理论指导价值均具有划时代意义。

刘忠军团队借助3D打印技术的优势,采用个体定制3D打印微孔钛合金人工椎体假体,修复袁先生前方椎体T9-L3之间的骨缺损。并在人工椎体假体上设计出4个椎弓根结构,将其与脊柱后方的固定系统进行了有效连接,从而大大增强了术后脊柱的稳定性。

谈及如何提升3D打印植入物的应用效应,从而惠及更多百姓,刘忠军教授表示,除了要为像3D打印技术这样的科技创新建立绿色通道外,应从国家层面高度重视并将其列为特别重大项目抓紧进行大规模、系统性深入研究。

术后一个月,影像学检查显可见假体两端出现周围骨性包绕,随着时间推移,植入物之间的骨包绕日益增多。术后1年,患者的生活和工作状态重新步入正轨。

今年两会期间,全国人大代表、北医三院大外科主任刘忠军教授一如既往地随身携带几块3D打印的骨关节。只要有机会,他就拿出这几块骨关节,不厌其烦地向记者、与会代表们讲述3D打印微孔钛合金内植物研究的最新进展。

因右股骨骨折并出现术后感染,李先生的股骨中段形成长达11cm的骨缺损。刘忠军教授在清创并行骨膜诱导手术的基础上,将一枚定制化3D打印微孔钛合金假体植入股骨缺损区,并用髓内钉将其进行固定。术后4天患者下地行走,术后2个月回归正常工作。

截止目前,刘忠军教授救治过的类似病例有20余例,疗效显着。

术后一个月袁先生佩戴腰围下地行走,术后2个月患者不佩戴任何支具自由活动,生活完全自理。术后4个月开车、骑车回归正常工作。术后11个月,可以远足、登山。

自西医骨科学建立以来,骨缺损的修复一直沿用骨组织移植并最终通过相邻宿主骨与移植骨连接,然后逐渐替代移植骨而最终完成骨修复和整合。或使用近年研发的“人工骨”(多为羟基磷灰石、硫酸钙等材料)。然而,对于巨大骨缺损,上述修复过程长达数月、甚至数年,并且因植入骨的即刻稳定性差,致使在漫长的骨修复期间患者丧失正常生活和工作的能力。此外,用以作为骨修复材料的骨组织来源有限且存在弊端,采用自体取骨会对患者造成新的创伤,采用异体骨有疾病传染之虑,采用人工骨,疗效存疑。

袁先生是一位脊索瘤患者。慕名到北医三院就医时,肿瘤已侵占胸腰椎T10-L2后方椎板与附件结构,以及前方的5节椎体,肿瘤侵占的跨度之大实属罕见。要摘除瘤体,就会造成10余厘米大跨度骨缺损,找到合适的替代骨一时成为世界级难题。

据刘忠军介绍,其团队已研发并应用到临床的3D打印骨科内植物有三种。髋关节臼杯,用于髋关节置换手术;人工椎体,用于脊椎病损椎体切除之后的置换手术;椎间融合器,用于脊椎椎间盘切除之后的缺损填充手术。2012年上述3种内植物进入临床试验验证,2015至2016年,上述3种内植物先后取得国家药监局的产品注册证并逐渐在全国各医疗单位推广应用。这些应用以优良临床疗效受到业内一致好评。

影像学检查示3个月时即可看到假体两端周围的较多量骨组织包绕,随时间延长,内植物周围骨包绕的征象越来约明显。术后至今已达两年,患者与常人一样生活、工作。

“这些3D打印出来的内置物能解决临床大问题,实实在在解决老百姓痛苦”谈及如此执着于3D打印技术的原因,刘忠军如是说。

在刘忠军看来,3D打印技术对伤病造成的巨大骨缺损问题,解决了两方面问题。首先是解决了骨缺损修复重建术中内植物的个体化定制;内植物可被加工成微孔结构以供骨组织长入。微孔结构内长入骨组织就意味内植物可以与相邻骨骼实现有效融合,这一特性在骨科疾病治疗中至关重要。