国内完成世界首例3D打印枢椎椎体置换手术
近日，医院（简称”北医三院”）骨科刘忠军教授收治了一位12岁的小患者明浩。经诊断，小明浩患有尤文氏肉瘤，癌变部位位于枢椎，病情凶险。经过7月18日、7月31日的颈椎后路和前路两次手术，小明浩换上了世界首例应用3D打印技术人工定制的枢椎椎体。8月18日，小明浩终于自己迈步走出了北医三院的大门。
尤文氏肉瘤是一种病情发展迅速、恶性程度高的溶骨性病变，对骨骼具有渗透性或虫蚀样破坏。作为罕见的脊柱原发恶性肿瘤，尤文氏肉瘤多发于儿童。其主要累及骶椎，其次是胸椎和腰椎，颈椎最为罕见。
现在国际通用的办法是用钛网支撑。即，用一段钛合金网笼，将其中填充一些骨质，代替原来椎体。把它架到第一颈椎（寰椎）和第三颈椎之间，利用钛网上面的孔洞，结合前方的钛板、钛钉进行固定，达到使椎体融合，重建颈椎稳定性的目的。但是，钛合金网笼支撑力和接触面积有限，抗旋转能力、抗各种屈曲能力也都很薄弱。又因为其存在明显的”应力遮挡，术后与钛合金网笼相邻的椎体往往出现塌陷，椎间高度难以维持。加上钛板有一定厚度，可能造成患者的吞咽困难。术后，患者还需在头部和肩胛打上钉子，在其上下安装一个支架，固定患者的头部。休息时，头根本不能碰到床，这种状态须维持3-4个月，有时甚至到半年。给患者带来极大痛苦。
经过4年3D打印脊柱植入物方面的研究探索，相关文章也已在世界顶级的脊柱外科学杂志发表（InVivoStudyofaSelf-StabilizingArtificialVertebralBodyFabricatedbyElectronBeamMelting）。刘忠军教授和他的团队决定尝试使用孔隙金属代替缺损的脊椎结构。即，使用钛合金粉末3D打印技术，制造出空间结构复杂、符合解剖形态的孔隙金属结构，使骨细胞长入空隙金属内，达到融合的效果。同时，由于人工椎体独特的设计结构，不再使用钛板辅助固定。
传统工艺为减材制造，中间环节多、产业链长，每经过一个环节，都会产生特定比例的边角料，造成的浪费极大，资源和能源转化率相对来较低。而3D打印属增材制造。即，不是经过车、铣、钻等传统减材切削加工，而是通过堆叠材料来直接形成最终产品。
3D打印机的外貌像大号冰箱一样，植入到身体内的人工枢椎就是从这种冰箱里制造出来的。
相关链接：
植入到体内的3D打印人工椎体是如何制造出来的？
首先，医生将明浩的CT数据传给制造企业，工程人员再将数据通过软件分析重建成为三维立体图形。重要的是识别患者骨骼内的病变部位，提取此骨骼信息以及病变组织信息，以此为基础，进行假体设计。设计好后，将数据传输到计算机中，由技术人员将钛合金粉放入锻造箱内，锻造箱里通过六万伏高压形成的电极丝，一层层锻造，最终形成形态各异、个性化的内植物。
目前，虽然3D打印机和原材料钛合金粉均为进口，但人工椎体的设计和制造已由国内企业自行研发成功。
=============================