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北大第三医院刘忠军主刀完成世界首例应用3D打印技术人工定制枢椎治疗寰枢椎恶性肿瘤
  1. 2016-06-15 15:49
  2. 作者:佚名
  3. 来源:北医三院
近日,北京大学第三医院(简称“北医三院”)骨科刘忠军教授团队完成了世界首例应用3D打印的人工定制枢椎作为脊椎外科内植物,进行脊椎肿瘤治疗以后的稳定性重建。(央视新闻报道:3D打印骨骼植入人体进入临床) 北医三院骨科刘忠军教授收治了一位12岁的小患者明浩。经诊断,小明浩患有尤文氏肉瘤,癌变部位位于枢椎,病情凶险。经过7月18日、7月31日的颈椎后路和前路两次手术,小明浩换上了世界首例应用3D打印技术人工定制的枢椎椎体。8月18日,小明浩终于自己迈步走出了北医三院的大门。 今天5月初的一天,身高1米8的明浩在和同学踢足球时,一个头部顶球动作,当时,并没有什么不适感觉,没太在意。第二天早晨,明浩的脖子才开始疼,家人以为睡落枕了,也没在意。然而,一个多月过去了,“落枕”还没有好,甚至全身开始麻木了。在山东老家医院检查后发现,枢椎出现骨折。因为部位特殊、病情较严重,7月中旬,一家人辗转来到北医三院,找到了国内脊柱肿瘤专家、骨科主任刘忠军教授。经过影像学检查,高度怀疑枢椎部位肿瘤;经穿刺活检,确诊为尤文氏肉瘤。 对于尤文肉瘤的治疗,目前以手术结合放化疗综合治疗。其中手术切除肿瘤是治疗的关键。由于脊柱肿瘤解剖位置邻近脊髓、神经、重要血管和脏器结构,临床上施行手术难度很大。手术中国际通用的办法是用钛网支撑(即用一段钛合金网笼,将其中填充一些骨质,代替原来椎体)。术后与钛合金网笼相邻的椎体容易出现塌陷,椎间高度难以维持,给患者带来极大痛苦。 刘忠军和他的团队经研究,决定为明浩的枢椎进行前路和后路两次手术,植入使用钛合金粉末经3D打印技术制造出的人工椎体。目前全国能够完成枢椎切除手术的医院只有不过5家。此前,刘忠军教授和他的团队已在3D打印脊柱植入物方面研究探索了4年。相关文章已在世界顶级的脊柱外科学杂志发表(In Vivo Study of a Self-Stabilizing Artificial Vertebral Body Fabricated by Electron Beam Melting)。
刘忠军展示3D打印人工椎体
7月31日,小明浩接受前路手术,即切除病变的第二颈椎,植入3D打印人工椎体。术中,需慢慢剥离枢椎周围的神经、颈动脉等重要结构,最终到达癌变部位。进过5个小时的紧张手术,被恶性肿瘤侵蚀的枢椎全部清除干净。刘忠军将通过3D打印技术制造的人工椎体放在了第一和第三椎体之间并用钛合金螺钉将其固定,手术顺利完成。至此,针对治疗寰枢椎恶性肿瘤,北医三院骨科刘忠军团队完成了世界首例应用3D打印的人工定制枢椎作为脊椎外科内植物,进行脊椎肿瘤治疗以后的稳定性重建。 据刘忠军介绍,枢椎的特殊生理结构及位置,使人工定制枢椎能够充分利用3D打印技术进行制作。在完全模拟枢椎复杂形态的同时,增加了支撑面积,椎体稳定性大大提高。极大降低了患者在通用术后与钛合金网笼相邻的椎体出现塌陷所致相关并发症的发生。个性化的3D人工椎体达到了椎体一体化的效果,具有现在国际通用的钛网替换技术不可比拟的特点。刘忠军教授实施的将3D打印人工定制枢椎用于枢椎恶性肿瘤手术治疗的方法,为肿瘤切除后颈椎结构重建技术开辟出一条崭新途径。 背景资料: 1、植入到明浩身体里的3D打印人工椎体是如何制造出来的? 传统工艺为“减材制造”,中间环节多、产业链长,每经过一个环节,都会产生特定比例的“边角料”,造成的浪费极大,资源和能源转化率相对来较低。而3D打印属“增材制造”。即,不是经过车、铣、钻等传统“减材”切削加工,而是通过堆叠材料来直接形成最终产品。 医生将患者的CT数据传给制造企业,工程人员再将数据通过软件分析重建成为三维立体图形。重要的是识别患者骨骼内的病变部位,提取此骨骼信息以及病变组织信息,以此为基础,进行假体设计。设计好后,将数据传输到计算机中,由技术人员将钛合金粉放入锻造箱内,锻造箱里通过六万伏高压形成的电极丝,一层层锻造,最终形成形态各异、个性化的内植物。 目前,虽然3D打印机和原材料钛合金粉均为进口,但人工椎体的设计和制造已由国内企业自行研发成功。 2、人的颈椎由七节椎骨组成,其中,最上面与颅底相连的两节分别为寰椎和枢椎。与其它椎体相比,这两块椎体显得比较“特别”。特别之处不仅表现在它们处于重要而特殊的位置,也表现在它们的形状,寰椎是一块没有椎体的椎骨,像一个单薄的骨质圆环;枢椎的椎体是上细下粗的不规则圆锥形;还表现在它们之间的连接方式。寰枢椎之间无椎间盘,仅靠韧带相连,活动范围很大。寰枢椎与头颅之间,就像三角形尖顶上面放了一个圆球,一方面使头颅可以上下左右活动自如,另一方面也使寰枢椎成为颈椎中最不稳定、最脆弱的支点。同时,寰枢椎的椎孔内有为脑基底部供血的最大动脉分支--椎动脉,有穿行其中的脊髓,这里几乎是手术禁区。 寰枢椎的生理解剖结构决定了它的特点。当大而沉的头部受到外力猛烈撞击时,如急刹车、摔伤,寰枢椎极易脱位。寰枢椎脱位是一种少见但严重的疾患,其可以引起延髓、高位颈脊髓受压,严重者致四肢瘫痪、甚至呼吸衰竭而死亡。由于其致残、致死率高,必须及时进行诊断和处理。 3、尤文氏肉瘤是一种病情发展迅速、恶性程度高的溶骨性病变,对骨骼具有渗透性或虫蚀样破坏。作为罕见的脊柱原发恶性肿瘤,尤文氏肉瘤多发于儿童。其主要累及骶椎,其次是胸椎和腰椎,颈椎最为罕见。枢椎部位的尤文氏肉瘤,随时可能出现不可逆的脊髓损伤,导致完全瘫痪、呼吸骤停。
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