工作人员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,轻轻按下“开始”按钮,电子束在照射区形成的摄氏度高温会让金属微粒自然熔解……24小时左右一件打印好的1∶1比例的金属骨盆重建。过去几年里,3D打印技术应用在骨科领域,已为近名患者实施了3D打印个性化金属骨盆功能重建,实现了骨科手术从“削足适履”到“量体裁衣”治疗模式的重大突破,成为未来医学发展的新方向。
近年来,3D打印作为最具代表性的国际前沿技术之一,已经成为世界各国竞相研究的热点。从非金属到金属材料,从航空航天、国防军事到高端制造的金属部件,3D打印技术也将我们带入到了具有颠覆性的个性化医疗的全新时代。
上海九院是国内最早开展3D打印个性医院,从20世纪80年代开始,上海九院戴尅戎院士就通过医工合作开展了个性化人工关节的研发应用,奠定了3D打印在骨科领域应用的基础。在此基础上,在3D打印个性化关节假体的研发与临床转化应用上大胆开拓,应用3D打印技术首创3D打印模型、3D打印手术辅助导板、3D打印定制金属假体“三位一体”的骨盆肿瘤精准切除和个性化功能重建的治疗模式,让过去无法治疗或疗效不佳的严重骨盆疾病患者,有了更好的治疗效果和生活质量;并将“三位一体”的治疗理念、模式、技术推广应用到骨科及口腔外科、整形外科等医学领域。为了实现真正意义上的“个性化”与“精准化”,经过多年的努力,3D打印个性化关节假体从一种理念、一种尝试,逐渐形成了如今临床上已成熟应用的模式与技术规范,而这一完全由中国医生自主创新形成的关键技术,也让中国以骨肿瘤切除重建为代表的个性化骨科医疗走在了世界医学前沿。
由于骨盆解剖位置特殊,邻近有消化、泌尿、生殖等脏器及重要血管、神经,解剖极为复杂。骨盆肿瘤患者面临肿瘤切除安全边界难以确定,重要脏器、组织易发生损伤等诸多问题,因此,长久以来骨盆肿瘤被视为手术的“禁区”,是公认的世界性难题。“尤其是20世纪80年代以前,如果患者确诊了骨盆恶性肿瘤,便面临着生死抉择。四分之一半骨盆截肢是病人能够存活下来的唯一治疗选择,但即便侥幸活下来,生存质量也极差。”
随着医学影像学、手术技术等不断发展进步,新辅助化疗、放疗等疗效的不断提高,为骨肿瘤患者长期生存提供了可能,而相同生存率下,选择生存质量高的保肢治疗成为病人及家属更强烈的愿望与需求。目前,保肢治疗已成为骨肿瘤患者的主要治疗模式,而骨肿瘤的异质性需要保肢治疗的个体化,其中,个体化的手术规划及个体化骨肿瘤保肢重建假体的设计、制造及术中个体化的准确安装是实现骨肿瘤患者完美保肢的关键。
时至今日,3D打印个性化关节重建假体,为骨盆肿瘤等过去无法治疗的骨科严重疾病找到了新的治疗方法,不仅给患者创造了生存下来的机会,更让原本生活质量很差的骨科疾病患者提高了生活质量。
此外,3D打印技术在医学中的应用不止于打印出骨关节修复重建假体,还包含了在3D打印骨骼病变模型上模拟切除病灶及模拟安装假体、3D打印个性化手术导板帮助精准定位等一系列的辅助技术,从而突破了不少此前的手术禁区,也给手术带来了更多的安全性,给外科手术方式带来了翻天覆地的变化。一句话:将复杂手术简单化、危险手术安全化。
作为国内从事相关研究最早的团队之一,上海九院突破了多项关键技术瓶颈,为骨盆肿瘤精准切除和个性化功能重建技术体系的创建、发展和推广做出了国际领先的贡献。在年度上海市科学技术奖励大会上,上海交通大学医医院骨科郝永强领衔完成的项目“骨盆肿瘤精准切除与个性化功能重建的关键技术创新与推广应用”获得了上海市科学技术进步奖一等奖。
近30年持续不断的3D打印技术医学应用,形成了上海九院个性化治疗的模式。与传统的标准化模式相比较,个性化医疗模式是一个崭新、颠覆性的模式,根据临床的需求,临床医生与影像、材料、软件设计、装备制造等工程师合作,形成产、学、研一体化的多学科合作模式,由此创立的基于3D打印技术的“三位一体”的创新治疗模式成功实现了从研究到临床的转化,使得中国在骨科3D打印个性化治疗上领跑于世界。
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