華西醫院完成世界首例3D打印髕骨假體植入
近日，四川大學華西醫院骨科，一塊用3D打印技術制作的髕骨假體，被植入54歲的患者胥大姐的右腿膝蓋處，這塊由特殊金屬和塑料材質所做成的“新骨頭”，取代了原本長滿了腫瘤的骨頭，還會和肌腱等重新生長在一起，讓胥大姐預后的膝關節仍然活動自如。手術前胥大姐并不知道，在自己膝蓋里的這塊金屬骨頭，是世界上第一例3D打印的髕骨假體。
兩年前，胥大姐確診骨巨細胞瘤，去年復發，髕骨上長滿了腫瘤，如果切除的話，胥大姐從此就與拐杖離不開了。四川大學華西醫院骨科屠重棋教授團隊利用3D打印技術，為胥大姐重做了髕骨假體，保住了她的活動功能。據查詢國內外相關論文和報道，此前未見過相關病例的報道。
患者髕骨骨腫瘤的檢查結果
患者術前照片，右膝上鼓有一個大包
骨癌手術后復發
切除髕骨面臨殘疾風險
兩年前，家住巴中的胥大姐突然覺得右腿膝蓋特別疼，一直以為是關節炎，心里沒怎么在意，直到后來越來越疼，幾乎下不了地走路，這才去醫院做檢查，醫生發現，胥大姐的右腿膝蓋上的髕骨上長有腫瘤，確診為骨巨細胞瘤，建議她做手術。
“結果過了幾個月，又覺得不對勁，醫生說是復發了。”胥大姐說，膝蓋上鼓起一個包，醫生建議觀察3個月，可能還是要做手術。不放心的家里人將胥大姐送到川大華西醫院骨科就診。
檢查發現，骨細胞瘤已經長滿了胥大姐的髕骨，邊緣破壞，且有軟組織包塊。“單純地再次刮除后植骨手術還是容易復發，最好是整塊切除髕骨。”川大華西醫院骨科副主任、主任醫師屠重棋教授介紹說，髕骨上的腫瘤，發病率低，所以通常的治療方式就是切除。但是整塊切除后，對于患者來說，行走功能必然受到影響。“單純切除會有一塊很大的缺損，沒辦法用力，至少是需要拄拐杖。”
髕骨，也就是大家通常理解的膝蓋骨，連接了周圍重要的肌腱組織，既傳遞了肌肉力量，幫助完成了走路、下蹲等屈膝動作，又對膝關節形成保護作用，如果沒有髕骨，人體的活動功能就會受到影響。
3D打印髕骨模型CAD輔助設計和優化
3D打印植入髕骨假體
數百微米的微孔幫助骨頭和金屬“長”在一起
“我們建議，用3D打印技術做一個假體，對于她來說，是最好的方案。”屠重棋說，經過患者和家屬同意后，醫生根據胥大姐左腿髕骨的鏡像結構，利用3D打印技術，“復制”了一個新的髕骨。
別看髕骨不過雞蛋大小，但其實結構很復雜。屠重棋介紹說，髕骨是個不規則的三角形，有一定的弧度，且厚薄不一，因此，3D打印髕骨最難的部分，是對髕骨的測量，包括最大高、最大寬、最大厚、髕骨關節面高、髕骨內關節面寬、髕骨外關節面寬等數據。屠重棋教授團隊前期通過對健側髕骨解剖數據的測量，反向生成健側髕骨模型，計算機輔助設計不斷優化，并將周圍重要肌肉、肌腱、韌帶等充分考慮進去，形成最終的3D打印模型，完成“量體裁衣”特制，整個制作過程，差不多用了兩周時間。
“第一要考慮外形，第二是金屬厚度，能夠承受多大的力量不變形。”屠重棋說，同時，金屬直接和軟骨磨合很容易受損，因此使用了聚乙烯材質的墊片，“這個墊片的柔軟度和軟骨很接近，即便以后發生磨損，更換墊片就是。”
讓人覺得神奇的是，金屬材質的新“髕骨”不僅僅是植入關節處，更重要的是，會和人體原有的軟組織“鉚合”，“紐扣式”地生長成為一體，“秘密武器”在于假體上無數個只有數百微米的細小的孔洞，“大的孔洞用于縫合，肌腱等軟組織會慢慢地長進小微孔里，骨細胞、軟組織和原本的組織融為一體，就不會影響原來的活動功能了。”3D打印技術的“鉚合”，和骨科常用的“骨水泥”材料相比，除了不易松動外，使用壽命也更長，“理論上說，二三十年沒有問題。”
4月3日，屠重棋團隊為胥大姐做了手術，歷時2個小時。屠重棋說，經過2至4周生長期，胥大姐就可以下地活動了，恢復期一般在1個月半至3個月，“未來正常的輕體力活動，完全沒有問題。”
胥大姐的腿部安裝有保護支架，幫助愈合
屠重棋檢查患者手術部位
華西醫院已完成50多例3D打印金屬假體植入
早在2015年10月，屠重棋教授團隊就成功完成世界首例“3D打印保留膝關節脛骨干金屬骨小梁假體重建術”，為患有“骨母細胞型骨肉瘤”的19歲小伙保留了完好的膝關節功能，如今依然活動自如。
每個人的骨骼形態都存在差異，而傳統的骨關節假體和植入物都是成批制造的，固定型號的，因此很難做到與每個人匹配，這給手術帶來一些困難，而3D打印可以實現“個體化”，也就是根據你的骨骼形態設計制造符合你身體的假體。
屠重棋教授團隊利用3D打印技術，成功完成各種生物型假體的定制并臨床應用，截至目前，屠重棋教授及其團隊已經完成50余例3D打印金屬假體的植入，包括半腕關節金屬假體、半骨盆假體、距骨假體、跟骨假體、脛骨干假體、全尺骨假體等治療腫瘤性骨缺損。術后隨訪可見假體—骨界面已有骨長入，實現生物界面整合，手術效果達到預期。
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