世界首例3D列印個性化「人工椎體/椎間盤一體化「植入手術成功實施

2021-01-08 北晚新視覺網

2018年2月7日,馬斯克的美國太空探索技術公司SpaceX的「獵鷹重型」火箭發射成功,這是該公司迄今為止最大、也是世界上最強大的運載發射系統,如果計劃進展順利,這枚火箭會將有效載荷送入火星軌道,包括火箭上負載的馬斯克紅色特斯拉跑車以及名為「星際人」的假太空人。

2018年2月7日,28歲的中國飛人蘇炳添在德國杜塞道夫站室內賽中,以6秒43奪冠並再次打破亞洲紀錄。繼上月27日及3天之前分別跑出了6秒50和6秒47之後,這是蘇炳添11天內第三次刷新亞洲2018賽季最好成績,同時也第二度打破亞洲紀錄。

2018年2月7日華鈦三維與南方醫院脊柱骨外科聯合澳大利亞技術科學與工程院吳鑫華院士領導的莫納什大學增材製造研究中心合作的世界第一例3D列印個性化「人工椎體/椎間盤一體化「植入手術成功實施。不僅保住了病人的脊椎,還保住了其日後的活動能力。

這次手術是廣州華鈦三維骨科研究中心(華鈦三維骨科研究院)與南方醫院聯合澳大利亞技術科學與工程院吳鑫華院士領導的莫納什大學增材製造研究中心合作的世界第一例3D列印個性化"人工椎體/腰間盤一體化"植入手術。南方醫院脊椎及骨病外科鄭明輝副主任醫師在嶺南名醫陳建庭主任和朱青安教授指導下,與華鈦三維工程師陸國贊合作構思設計,澳大利亞莫納什大學增材製造研究中心主任吳鑫華院士團隊進行了一個多月的個性化鈦合金3D列印工藝研究,成功列印出符合病人要求的人工椎體/腰間盤一體化"植入物。這次手術的成功,標誌著中國的3D列印植入物技術在骨科醫療領域達到世界先進水平。

澳大利亞莫納什大學增材製造研究中心主任吳鑫華院士

據了解,病人因脊椎腫瘤而坐睡不安,非常痛苦。而脊椎前有血管,後有神經,手術面臨著很大的風險。但是作為本次手術主刀醫生的鄭明輝表示,這次」人工椎體/腰間盤一體化」的設計綜合了南方醫院脊椎及骨病外科多年的脊柱腫瘤手術的豐富經驗,結合了病人的特殊情況,並由世界頂級的金屬3D列印專家吳鑫華院士團隊列印,對手術成功充滿信心。

為了更好的完成手術,陳建庭主任、鄭明輝副主任醫師等骨科專家與華鈦三維的3D列印專家從2017年10月份開始籌備該手術。考慮到每一個病人的脊椎形狀都存在差異,骨科專家認為用一個現成的標準植入物不大可能匹配病人的生理參數。醫學專家和3D列印專家根據病人脊柱的CT掃描數據,為病人的脊柱建立了精準的3D圖像。根據這個圖像,治療團隊就能夠設計並定製出屬於病人的個性化植入物。為了使個性化定製的人工椎體與病人椎體之間更好的融合,手術實施前治療團隊先後設計了100多個方案,製作了數十個植入物的術前模型進行研討。事實證明,手術最終使用的植入物是最適合手術和病人身體情況的。

鄭明輝醫生表示,因外傷、腫瘤等因素導致的骨、關節損害,為治療所建立骨支架必須藉助弧型板、螺絲釘、人造骨及關節等,而這些植入物要長期留置於人體內,會受到人體的彎曲、扭轉、擠壓、肌肉收縮力等作用,所以要求植入物具有高的強度和韌性,研究與臨床實例證明,在人體受力小的部位可以用純鈦,在人體受力大的部位可以用Ti-6Al-4V合金,完全可以滿足人體植入物的要求。該3D列印人工椎體特殊之處在於其海綿狀的微孔結構結合拓撲框架結構。有了這種內嵌拓撲框架金屬「骨小梁」,既使相鄰正常脊椎的骨細胞可以長入其中,最終實現骨融合,又保證了椎體的整體力學性能。

該3D列印人工椎體特殊之處在於其海綿狀的微孔結構結合拓撲框架結構。這種內嵌拓撲框架金屬「骨小梁」,既有利於相鄰正常脊椎的骨細胞長入其中,最終實現骨融合,又保證了椎體的整體力學性能。

利用3D列印技術生產出來的人工椎體是完全按照患者的解剖結構完成脊椎結構重建及固定的, 裝上一枚精準的、個性化的人工脊椎,患者康復後完全可以正常地生活和工作。過去這種手術常常是使用鈦網內填入自體或異體碎骨作為椎體間支撐材料,但鈦網一旦移位壓迫脊髓,患者就會有癱瘓的風險。這次手術中的脊椎植入物內部具有經過力學優化設計的晶格結構,比傳統鈦網具有更強的承重力,金屬3D列印可以直接製造出這樣的複雜結構。

最終在經歷近八個小時後,病人的家屬終於等到了好消息:人工椎體/椎間盤一體化金屬植入物成功植入,手術順利。由於病人術中出血量小,生命體徵平穩,他不用進入ICU觀察,直接回到了普通病房。「現在我們都很高興,成功做出了世界首例人工椎體/椎間盤一體化金屬植入物,病人今後可以與常人一樣工作和生活。」鄭明輝醫生說。

華鈦三維骨科研究院研製的3D列印人工椎體將給更多處於病痛中的患者帶來福音。同時,產品國產化後還將打破國外產品對高端市場的壟斷,降低患者的醫療支出,並對推動整個3D列印產業的發展具有重要意義。

廣州華鈦三維材料製造有限公司是廣州市增城區根據身發展的人才戰略和經濟發展戰略而引進的第一個院士創業高新技術產業化項目,坐落於由國務院僑辦和廣州市增城開發區共建的華僑華人創業基地-僑夢苑夢工廠。它是由「中國MBA十大精英人物」、「廣東省十大傑出職業經理人」 、倫敦帝國理工MBA朱獻文攜手世界頂級金屬材料及3D列印科學家、澳大利亞國家輕金屬研究中心主任、澳大利亞技術科學與工程院吳鑫華院士聯合創辦,得到了廣州市增城區政府基金-南粵基金天使投資, 聯合國際水平的骨科專家組成的3D列印應用機構。華鈦三維與一流骨科專家共建了「廣州華鈦三維骨科研究院」,重點研發相關骨科手術工具和植入物(人工關節、創傷、腫瘤鈦合金植入物),形成了 「科工醫」結合的產品研發平臺。

增城開發區僑夢苑

左:中國MBA十大精英人物」朱獻文

中: 澳大利亞技術科學與工程院吳鑫華院士

右: 南粵基金總裁曾金賢

左1 廣州市僑辦馮廣俊主任

左2 廣東省僑辦雷彪書記

左3 廣東省副省長歐陽衛民

左4 前國務委員戴秉國

右1 增城區張火青書記

右3 華鈦三維創始人朱獻文

右4 國務院僑辦裘援平主任

華鈦三維還與中南大學粉末冶金研究院聯合研發3D列印碳纖維人工骨骼的同時,開發了醫療個性化定製雲端應用系統。整套系統將作為廣大醫生創立應用3D列印技術的醫工交流平臺,配合廣東省醫師協會骨科技術培訓工作委員會聯手推廣3D列印技術在醫療的應用,以造福大眾。

「華鈦三維,列印健康」,華鈦三維將用世界最先進位造(3D列印)方法研發生產國際水平的金屬植入物,從而達到進口替代目的。華鈦三維集一流「科、工、醫」專家於一體,共同為人類健康事業做貢獻。

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