當3D打印遇上骨科手術[1]

作者手記

我們自始至終都相信，所有不平凡的輝煌背后有無數平凡卻感人的故事。從2009年將3D打印引進骨科手術，到2012年開始應用于臨床手術，再到2014年樞椎置換手術的成功，這是5年光陰的付出。這期間他們遭遇過困難，經歷過辛酸，也有過歡樂與感動，又豈是不足2000字的文字能展現的呢？

他們都是北醫三院的骨科大夫，不是科研機構的研究員，所有的研究都是在工作之外擠出時間進行的。所以，我們懷著敬仰之心傾聽他們的故事，品味他們曾經的付出與現在的收獲。然而，我們只能“精挑細選”，希望能將最值得分享的細節講述給更多的人，也希望我們看待任何人、任何事，都能懷著這樣一種敬畏之心。

不到兩平方米的辦公桌上，一部3D打印機正在運轉。炙熱的噴頭來回移動，噴出的原料一層一層堆疊。幾小時之后，它將打印出一節精細的脊柱模型，大小和形狀與真人脊柱完全相同。

這不是實驗室，也不是工廠，而是北醫三院骨科醫生李梓赫的辦公室。這些用聚乳酸打印出來的簡易骨骼模型將用于給臨床病人做演示。

3D打印骨骼，如何實現？

2014年8月，北醫三院完成了世界上首例3D打印人工定制樞椎置換手術。骨科主任劉忠軍教授和他的團隊用鈦合金粉“打印”出頸椎第二節——樞椎，替換壞損椎體，讓12歲的小患者明浩恢復健康。

這不是北醫三院第一次將3D打印骨骼用于臨床手術了。據骨科醫生李梓赫介紹，北醫三院已完成40余例3D打印骨骼植入手術，涉及脊柱及關節外科等多個領域。

相比傳統的骨科植入物，3D打印植入物可以與患者的正常骨骼完全貼合，多孔結構也能促進骨骼的生長融合，為術后恢復帶來很大的便利。那么，問題來了，3D打印骨骼到底是怎么實現的呢？

3D打印是一種以粉末狀金屬或者塑料等可黏合材料為原料、以數字模型為基礎進行逐層打印的技術。

用3D打印技術打印骨骼，過程并不復雜。首先建立骨骼的數字模型，然后將打印機與電腦連接。在電腦控制下，打印機內的粉末狀原材料會按照一定的方向和角度噴出，先在平面上形成基本形狀，然后一層一層累積形成立體骨骼。就像蓋房子，先壘第一層磚，然后不斷往上摞，最終形成一棟房子。

3D打印技術應用于骨科手術在國外早有先例，但中國起步較晚。2009年，北大醫學部關節科教授蔣宏以訪問學者身份到美國，深入接觸了3D打印技術在醫學領域的應用?；貒院?，他同骨科教授劉忠軍進行交流時，兩人不約而同地提出了把3D打印技術引入骨科手術尤其是脊椎手術的想法。

由此，3D打印與骨科手術的融合之路在中國正式開啟。

你行羊不行，那也不行！

在劉忠軍的帶領下，3D打印骨骼的研究團隊很快組建完畢。團隊分為科研組和臨床組?？蒲薪M主要從事理論研究，并進行部分基礎實驗，比如動物實驗，而臨床組則主要負責3D打印骨骼的臨床植入。

研究初期進展順利，但在動物實驗環節卻卡了殼。

科研成果要應用于人體手術，需要過動物實驗這一關。脊椎手術的最佳實驗對象是羊，但用于實驗的“羊”卻總是狀況百出。

上手術臺之前，羊需要先進實驗室準備處進行術前準備，麻醉、檢測。“各項指標必須處于你需要的狀態才行?！毖芯繄F隊成員之一李梓赫介紹說，“很多時候，我們時間好不容易擠出來了，但你行羊不行，那也不行?！?/p>

“要是羊準備好了，你卻說有事來不了，那手術準備工作就白做了，這是對別人工作的不尊重?！比说臅r間與羊的狀態之間的協調，讓研究人員頭疼不已。

羊的生命力脆弱，很容易死。即便準備周全，實驗中也可能發生料想不到的情況。

“有一次手術很成功，羊好好的，不知怎么回事，把它推出手術室的時候突然死掉了，還沒來得及檢測相應的數據。這樣的話這場手術就白做了，只好重頭再來一次?！?/p>

羊不止給大家帶來了難題，還帶來了很多目光。躺在手術車上的羊總是格外引人注目。

將手術后的羊從手術室推到觀察室，有時要從人群中穿過?！氨緛恚蚴怯冒咨中g布遮蓋住了的。但是有時候一不小心就露出個羊蹄兒了，然后你就會看到周圍的人投來異樣的目光?！崩铊骱招χf。

3D打印骨骼，未來行不行？

動物實驗結束后，3D打印骨骼進入臨床實驗階段。從2012年6月至今，3D打印骨骼植入人體的實踐已有兩年多。

正如前面提到的，北醫三院已經成功地為40余位病人進行了3D打印鈦合金骨骼植入手術，未發現3D打印植入物導致的不良反應。在臨床試驗中，這一技術的安全性得到了很好的驗證。

目前為止，國內應用此技術的醫院不超過5家。“因為大多數醫務工作者對這項技術并不了解，還沒有認識到其重要性，但以后肯定會慢慢了解，有越來越多的醫院應用。”李梓赫說。

隨著3D打印技術的成熟和成本的降低，它已不再是只存在于實驗室的“高嶺之花”。

在北醫三院的會診中，3D打印技術打印出的病變部位模型，方便了醫師們研討醫療方案。在北大醫學部日常教學中，3D打印的人體組織模型也成為實用的教具。未來，3D打印技術將會在醫療領域發揮越來越重要的作用。

據悉，北大醫學部教務處已經開始計劃將3D打印技術列入醫學本科生課程。

[1] 黃穎，中國語言文學系2012級本科生；房正陽，數學與科學學院2014級本科生；祝宇清，社會學系2013級本科生；譚菲，中國語言文學系2012級本科生。