世界首例3D打印金属锁骨和肩胛骨植入手术在西京医院成功实施

2014-05-06 13:19 来源:丁香园 作者:裴延军 吴智钢
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解剖重建人体缺失的骨骼一直是临床医生追寻的目标,随着数字化技术和3D打印技术的应用,使人类这一愿景成为现实。

近日,西安第四军医大学西京骨科医院骨肿瘤科郭征教授带领的团队,采用金属3D打印技术制备出与患者锁骨和肩胛骨完全一致的钛合金假体,并成功植入骨肿瘤患者体内,成为肩胛带不定形骨重建的世界首次应用,标志着3D打印个体化金属骨骼修复技术的进一步成熟。

锁骨和肩胛骨属于肩胛带部位的不定形骨,罹患恶性骨肿瘤时常常需要完整切除,但传统重建技术难以获得满意的外观和功能,始终是临床的棘手问题。3D打印技术可以制备出患者原有正常形态的金属骨骼,从而替代切除的肿瘤骨骼,恢复肢体的完整性和功能。

3D打印,即快速成型(Rapid Prototype, RP)技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印方式构造物体的技术,在医疗领域,特别是个体化重建领域应用前景广阔。

与传统个体化假体制备技术比较,锁骨、肩胛骨等不定形骨的3D打印个体化钛合金假体具有以下优势:①形状、结构等空间信息与肿瘤切除后骨缺损的解剖匹配完全一致;

②表面多孔设计使肌肉、肌腱等软组织贴附和骨长入率大幅提高,躯体外观及功能满意;

③镜像建模联合多孔仿生技术,使假体既具有解剖重建的三维空间精确性,同时又具有内部结构的可调仿生多样性,在保证强度不变的前提下,弹性模量明显降低,减少应力遮挡造成的并发症;

④采用选择性激光熔化(SLM)或电子束熔融(EBM)技术,使假体制备更加精确,产品质量稳定;

⑤大大缩短假体制备周期(一周内可完成术前设计、3D打印、产品修整、清洁消毒、临床应用的整个流程),减少患者等待时间;⑥降低假体制作成本,减少原材料损耗;

⑦联合计算机辅助导航手术,可以实现骨肿瘤的精确切除和骨缺损的精准重建,实现复杂结构假体术前设计、制备与植入的完美统一。

作为中华医学会医学工程学分会数字骨科学组副组长,郭征教授带领的团队在该领域已经进行了多年的研发工作,前期研究成果在Biomaterials等杂志上发表并获得3项国家发明专利授权,形成了脊柱椎间融合器、股骨头支撑棒和骨肿瘤个体化假体3D打印系列产品,目前正进行产品检测和临床验证工作。

编辑: 雪

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