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華西醫院完成世界首例3D打印髕骨假體植入

時間:2018-04-24 10:36 來源:未知 作者:中國3D打印網 閱讀:

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。

(責任編輯:admin)

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