世界首例3D列印距骨植入成功

27岁的电气工程师方先生,在3年前下楼梯时不小心扭伤了脚踝,起初他只是接受了一般性的骨折手术,复位后逐渐出现距骨坏死,最终导致距骨塌陷坏死,无法正常下地行走。今年,他抱着试探的心态,网上挂了西南医院骨科唐康来教授的专家号,没想到,他成为世界首例接受具有生物学功能3D列印距骨假体植入手术的患者。植入的距骨关节运用了诸多高新材料和技术,不仅可以起到支撑作用,还可以正常活动,颠覆了以往关节假体植入手术的概念。

十个科研院所专攻生物学功能的距骨假体

目前距骨塌陷性坏死治疗手段非常有限,通常以牺牲踝关节活动功能而将胫-距-跟植骨融合,只是表面置换,前提是承重力距骨必须是好的,如果已经塌陷,只能把4个骨头做成死关节。这样会严重影响患者生活质量,而且全踝关节置换对于距骨塌陷性坏死为绝对手术禁忌。

由第三军医大学西南医院唐康来教授牵头,联合山东威高骨科材料有限公司,中国科学院重庆绿色智能技术研究院、福建物质结构研究所、金属研究所、理化技术研究所、化学研究所等五个院所,以及陕西恆通智能机器有限公司、北京威高亚华人工关节开发有限公司(是山东威高的下属单位)、福建中科康钛材料科技有限公司、重庆医科大学等十个单位协作攻关,研制出世界上首个3D列印的具有生物学功能的个性化距骨假体。通过前期的大量实验和准备,于7月4日在西南医院成功实施首例运用于人体的植入手术,手术进行了约90分钟。

新技术颠覆了以往的手术模式

唐康来介绍,这种具有生物功能的个性化假体优势明显,以往的假体,包括关节和骨头耗材都是模型化,所有人都使用几种固定的型号,只能把自己的骨头截掉一点,把假体装进去。而现在,根据每个人的解剖结构,用三维重建数据,进行3D列印,关节假体可跟人体完全匹配,完全是个性化的。

其次,以往假体多数是简单的支撑作用,而现在更强调生物学功能的关节假体要求很高,不仅要求有支撑连接作用,还得有活动承重功能。

所以这需要假体关节表面要光滑,其弹性、硬度和柔韧性要跟本体一致,否则会对本体骨头产生磨损。这种关节假体主体为钛合金,表面为特殊材料,这样可以确保硬度以及解剖表面的光滑度更好。列印的关节每个部位,根据生物力学,根据不同的部位密度和应力,进行了差异化设计。

还有一个特别点是,关节的粗糙面带有很多维孔,取距骨时一部分打成骨泥和生长因子混在一起附着在上面,这样有助于骨头的快速生长。在假体的维孔上还可以重建韧带肌腱等,实现动力性,而以前的假体是无法自主活动的,而以前的假体是没有动力的。

目前为临床试用,正式应用需要4年半

方先生的手术,从採集数据包括解剖数据、生物力学数据,到设计、列印、消毒等程序,再到植入,一共72小时。由于这是世界首例3D列印的具有生物功能的距骨假体植入手术,代表着前沿技术,所以医学界专业杂志《柳叶刀》也现场观摩了手术。

唐教授说,必须要临床4年半的试用,才能从研发阶段过渡到量产阶段。今后,如果这项技术推广开,所有关节、骨盆、嵴柱,股骨头坏死等都可以应用。唐教授透露,下一步将进行一例肩关节手术,目前已做好了相关准备。

目前,方先生已经转入普通病房,再过6周到3个月就可以完全正常活动了。方先生说,当初同意手术时,心里只有6成的信心,毕竟这种手术从来没有做过,现在他希望这项顶尖技术能够普及开来,服务更多病人。

唐教授同时担任亚太足踝外科协会秘书长,他说,这种假体实现了承重支撑、关节活动、界面癒合和软组织重建等主要生物学功能重建,是工业4.0智能制造与生物医药的完美结合。该项目已获得了国家重点研发专项基金资助,期待更多更好的、具有生物学功能的3D列印的个性化关节假体造福于人类。

重庆时报记者 丁刚

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注