華鈦三維3D打印鈦合金骶骨骨盆組合式假體植入手術(shù)成功,患者重獲站立行走機(jī)會(huì)
古有女媧煉五彩石補(bǔ)天,今有醫(yī)學(xué)用3D打印骨盆,滲透在生活方方面面的3D打印,又一次用它的強(qiáng)大實(shí)力,突破了我們的想象。
2018年12月21日凌晨12點(diǎn),南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院骨腫瘤科的李浩淼主任及其團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了18個(gè)小時(shí)手術(shù),成功完成華鈦三維首例骶骨骨盆超常規(guī)巨大腫瘤的切除,并用3D打印鈦合金骶骨骨盆組合式假體植入修復(fù)骨盆和骶骨的大面積骨缺損,實(shí)現(xiàn)骶骨骨盆超常規(guī)巨大腫瘤的個(gè)性化、精準(zhǔn)化治療。經(jīng)資料搜索,未見國內(nèi)外報(bào)道過如此巨大腫瘤的切除并用3D打印鈦合金骶骨骨盆組合式假體植入修復(fù)手術(shù)。
2019年1月21日,在南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院/廣東省骨科醫(yī)院骨腫瘤科先進(jìn)的術(shù)后護(hù)理技術(shù)的照料下,病人身體狀況正在恢復(fù),終于達(dá)到了第一個(gè)小目標(biāo):可以坐起來了! 病人也燃起重走今后的人生路的信心!
骨盆環(huán)腫瘤手術(shù)是人類醫(yī)學(xué)技術(shù)前沿的重大挑戰(zhàn)
骨盆腫瘤,顧名思義就是發(fā)生在骨盆環(huán)上的腫瘤,人類的骨盆環(huán)由左右髖骨、骶骨和尾骨組成。過去,由于骨盆腫瘤的患病率遠(yuǎn)沒有胃癌、腸癌來得高,故一直不為人們所知曉。近年來,人們對骨盆腫瘤的關(guān)注度越來越高了,原因主要有三點(diǎn):一是骨盆腫瘤的手術(shù)難度高,風(fēng)險(xiǎn)巨大,以往是外科手術(shù)禁區(qū);二是骨盆結(jié)構(gòu)復(fù)雜,腫瘤位置常較深,難以被早期發(fā)現(xiàn),多數(shù)患者在被確診時(shí),腫瘤已經(jīng)長得很大,預(yù)后很差;三是骨盆腫瘤對患者生命和身心影響巨大,即使能夠手術(shù),術(shù)后的并發(fā)癥很多、致殘率很高。
骨盆環(huán)腫瘤的治療難點(diǎn)主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面:
第一,骨盆重建難度大。骨盆位于人體上下肢的交界處,承載著軀干,連續(xù)著下肢,保護(hù)著內(nèi)臟,局部結(jié)構(gòu)復(fù)雜不規(guī)則,力學(xué)性能復(fù)雜。如何在切除腫瘤的同時(shí),重建骨盆并能滿足長期行走等活動(dòng)的需要而不發(fā)生假體松動(dòng)和斷裂是一道難題。
第二,骨盆的血供又極為豐富,手術(shù)難度極大。僅如何控制術(shù)中大量出血一件事,對手術(shù)醫(yī)生而言,就是一項(xiàng)極大的挑戰(zhàn)。
第三,手術(shù)的并發(fā)癥多。據(jù)統(tǒng)計(jì),約70%的患者在術(shù)中和術(shù)后會(huì)發(fā)生各種各樣的并發(fā)癥,如出血、周圍臟器損傷、傷口感染等。
第四,人類的骨盆是個(gè)封閉的“骨環(huán)”,正因?yàn)樗拿荛],使得腫瘤能在其中肆意生長,而在體表卻沒有絲毫異常表現(xiàn),以至于許多患者在被確診時(shí),腫瘤已經(jīng)十分巨大,治療難度極大。
患者李XX,患有骶骨惡性骨肉瘤,腫瘤遷延多年,體積巨大,侵犯整個(gè)骶骨、一側(cè)半骨盆及對側(cè)半骨盆的大部,即約3/4的骨盆環(huán)均被腫瘤侵犯。如不手術(shù),患者必然無法存活;如選擇手術(shù),該巨大腫瘤遠(yuǎn)超一般的骨盆腫瘤的規(guī)模和難度,切除困難,切除后骨盆環(huán)殘留僅有1/4,其骨盆環(huán)缺損的重建遠(yuǎn)超現(xiàn)有醫(yī)學(xué)技術(shù)的能力,以前這種病例的手術(shù)的唯一可行方式是殘忍的半身離斷手術(shù),是將患者腰椎以下全部截除,只留下上半身。該傳統(tǒng)術(shù)式雖然工程巨大,但效果往往不盡人意,而且術(shù)后并發(fā)癥很多,成功案例很少。
李浩淼主任帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì),經(jīng)過反復(fù)研究,決定為患者實(shí)施超常規(guī)的巨大腫瘤完整切除手術(shù),并針對患者的骨盆環(huán)缺損情況,量體裁衣的方式個(gè)性化定制設(shè)計(jì)骨盆環(huán)假體,利用3D打印技術(shù)精準(zhǔn)制造出假體,最后在手術(shù)臺(tái)上安裝假體完成骨盆環(huán)缺損的修復(fù)。最終在徹底切除腫瘤的前提下,最大程度上保全患者的功能,將術(shù)后并發(fā)癥降至最低。
華鈦三維3D打印技術(shù)助力超常規(guī)巨大骨盆環(huán)腫瘤手術(shù)成功
手術(shù)前,李浩淼主任組織了全院多學(xué)科會(huì)診。專家們討論后,確立了手術(shù)切除巨大腫瘤的具體規(guī)劃,并針對該病人的手術(shù)切除方式針對性個(gè)性化的設(shè)計(jì)假體:
一方面結(jié)合患者自身固有的體型和骨骼解剖結(jié)構(gòu);另一方面考慮手術(shù)規(guī)劃的切除范圍和殘余的1/4骨盆環(huán)結(jié)構(gòu);同時(shí)設(shè)計(jì)了假體的調(diào)整空間以便應(yīng)對術(shù)中的突發(fā)意外情況。并與華鈦三維中外科學(xué)家團(tuán)隊(duì)密切溝通,在滿足制造要求的前提下反復(fù)迭代,盡可能提高假體制造強(qiáng)度和精度。
華鈦三維中外科學(xué)家團(tuán)隊(duì),在滿足臨床醫(yī)生要求的前提下,完成假體的設(shè)計(jì)細(xì)化、3D打印加工及后處理工藝,并完成反復(fù)的生物力學(xué)測試,最終完成定型。然后,華鈦三維聯(lián)合澳大利亞莫納什大學(xué)增材制造中心,倍豐科技,易加三維,英國雷尼紹3D打印骨科應(yīng)用中心等中外科學(xué)家,進(jìn)行了近5個(gè)月的聯(lián)合攻關(guān),經(jīng)過近100次試驗(yàn),耗資數(shù)百萬元,終于試制出符合要求的3D打印鈦合金“腰椎+骶骨+骨盆”組合式假體,使手術(shù)順利進(jìn)行.
最終在手術(shù)臺(tái)上,李浩淼主任團(tuán)隊(duì)成功按照術(shù)前規(guī)劃切除完整的腫瘤,并利用3D打印假體重建了缺損的3/4骨盆環(huán),成功保住了患者的臀部和雙側(cè)下肢,給患者創(chuàng)造了恢復(fù)生活能力的希望。
左:成功切除完整的骶骨和半骨盆腫瘤,約籃球大小
右:利用3D打印個(gè)性化定制假體重建骨盆環(huán)
3D打印新技術(shù)不僅為人類醫(yī)學(xué)的前沿邊界打開了“一扇窗”,更是為患者帶來了“新的希望”。而這款3D打印鈦合金骨盆環(huán)組合式假體產(chǎn)品,來自南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院李浩淼主任團(tuán)隊(duì)和廣州華鈦三維材料制造有限公司,為中國醫(yī)學(xué)科技超越發(fā)達(dá)國家,通往中國制造2025盡了洪荒之力。
華鈦三維打造的3D打印鈦合金組合式全骶骨假體
“一款好的醫(yī)療產(chǎn)品,必定是臨床醫(yī)生與產(chǎn)品工程師共同創(chuàng)造的結(jié)果?!敝飓I(xiàn)文告訴記者,3D打印鈦合金組合式全骶骨假體能成功問世,首先得益于整個(gè)國家對科技創(chuàng)新的重視,最重要的還是臨床醫(yī)生與產(chǎn)品工程師之間的配合,是對病人量體裁衣般的設(shè)計(jì)與先進(jìn)3D打印制造的無縫對接。
3D打印技術(shù)的應(yīng)用
據(jù)朱獻(xiàn)文介紹,3D打印使用的是具有良好的生物相容性鈦合金材料,相比傳統(tǒng)的鍛造、鑄造、噴涂等技術(shù),它最大的優(yōu)勢是能夠輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、特異結(jié)構(gòu)和個(gè)性化設(shè)計(jì)的快速加工制造。此外,3D打印技術(shù)可以在鈦合金植入物和表面構(gòu)造類骨小梁結(jié)構(gòu),不僅有利于骨細(xì)胞的遷移和增殖,還可以促進(jìn)骨與植入物可靠的整合。
“在骨科3D打印方面,我們完全依靠原創(chuàng)設(shè)計(jì)和技術(shù),努力探索?!敝飓I(xiàn)文說,“這次與廣東省骨科醫(yī)院骨腫瘤科的合作,是華鈦三維繼2018年2月7日與南方醫(yī)院脊柱骨科合作成功實(shí)施第一例3D打印鈦合金人工椎體植入手術(shù)后的又一重大突破.華鈦三維期待與更多的志同道合者一道,努力實(shí)現(xiàn)用高精尖技術(shù)造福大眾的夢想.”
“過去,我們能想到,但做不到。而3D打印技術(shù)能讓想象變成現(xiàn)實(shí),所想即所得?!敝飓I(xiàn)文將形容3D打印技術(shù)“就如變魔術(shù)一樣,各種個(gè)體化定制的3D打印產(chǎn)品都可以變出來?!?/span>
國產(chǎn)創(chuàng)新性醫(yī)療產(chǎn)品還能夠在很大程度改變“看病貴”的局面。以骨科手術(shù)病人的醫(yī)療支出為例,由于我國骨科醫(yī)用耗材的研發(fā)制造技術(shù)整理落后于發(fā)達(dá)國家,不得不承受技術(shù)壟斷和貿(mào)易戰(zhàn)封鎖。目前50%~80%的費(fèi)用花在進(jìn)口醫(yī)用耗材上。而現(xiàn)在我們有了3D打印技術(shù),有望實(shí)現(xiàn)骨科醫(yī)用耗材研發(fā)制造技術(shù)的彎道超車,從“技術(shù)跟跑者”變?yōu)椤凹夹g(shù)領(lǐng)跑者”,那么當(dāng)大規(guī)模采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國內(nèi)產(chǎn)品時(shí),或許就可以實(shí)現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)低價(jià)”局面。
“有時(shí)候,傳統(tǒng)與現(xiàn)代也許就是一墻之隔、一念之間。創(chuàng)新產(chǎn)品總會(huì)有它無可比擬的優(yōu)勢,但傳統(tǒng)產(chǎn)品也將有它不可替代的地位,兩者需要相互補(bǔ)充,才能為臨床醫(yī)生提供更為精準(zhǔn)的解剖重建解決方案,才能提升患者的幸福感和滿意度。”朱獻(xiàn)文說。
廣州華鈦三維材料制造有限公司是廣州市增城區(qū)根據(jù)自身發(fā)展的人才戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略而引進(jìn)的第一個(gè)院士創(chuàng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,坐落于由國務(wù)院僑辦和廣州市增城開發(fā)區(qū)共建的華僑華人創(chuàng)業(yè)基地—增城開發(fā)區(qū)僑夢苑夢工廠。它是由“中國MBA十大精英人物”、“廣東省十大杰出職業(yè)經(jīng)理人”、“廣州市創(chuàng)新英雄”、倫敦帝國理工MBA朱獻(xiàn)文攜手3D打印專業(yè)的澳大利亞技術(shù)科學(xué)與工程院院士聯(lián)合創(chuàng)辦,得到了廣州市南粵基金天使投資,并獲增城區(qū)創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍團(tuán)隊(duì)資助,聯(lián)合國際水平的骨科專家組成的3D打印應(yīng)用機(jī)構(gòu),重點(diǎn)研發(fā)相關(guān)骨科手術(shù)工具和植入物(人工關(guān)節(jié)、創(chuàng)傷、腫瘤鈦合金植入物),形成了“科工醫(yī)”結(jié)合的產(chǎn)品研發(fā)平臺(tái)。
南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院骨腫瘤科李浩淼教授團(tuán)隊(duì)不畏艱辛,勇于創(chuàng)新,不斷挑戰(zhàn)骨腫瘤領(lǐng)域的難點(diǎn)和高峰,與國際領(lǐng)先水平同步,在惡性骨腫瘤保肢治療、化療、生物工程、骨缺損重建、脊柱、骶骨及骨盆手術(shù)后重建、骨轉(zhuǎn)移癌治療等方面均取得了令人矚目的成就。近年來,該科攻克了一系列本專業(yè)領(lǐng)域臨床治療的重點(diǎn)與難點(diǎn),相繼完成了超常規(guī)多節(jié)段脊柱腫瘤en-bloc切除與重建、巨大骨盆腫瘤完整切除+半骨盆人工假體重建術(shù)、四肢惡性腫瘤保肢術(shù)等具有代表性和挑戰(zhàn)性的手術(shù),并在華南地區(qū)率先開展了3D 打印人工椎體植入重建術(shù),取得良好的治療效果。南醫(yī)三院骨腫瘤科還與北大人民醫(yī)院骨腫瘤科聯(lián)合成立 "南北骨與軟組織腫瘤診療協(xié)作中心",代表了華南地區(qū)骨與軟組織腫瘤診斷與治療頂尖水平
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