全球首例 中国用金属“钽”3D重建人体器官(图)

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11月24日,西南医院病房内,已经许久没有站起来的张金贵老人,在家人的搀扶下缓慢地行走着。之所以能重新站起来,是因为他的腿上几天前被植入了一块用3D技术打造的人工膝关节垫块。和以往3D打印移植手术不同,这一次,西南医院的专家们用了一种全新的金属“钽”,这是全球范围内首次使用这种金属进行人体内移植物的打造。

个性建模  3D打造金属膝盖骨

△手术后可以下床的张爷爷△手术后可以下床的张爷爷

张爷爷已经好几年没有靠自己的力量走过路了:因为严重的关节炎,张爷爷左腿的膝关节缺损严重,疼痛使他的左腿无法用力。

这个月中旬,张爷爷被送进了西南医院关节外科,在进行一系列检查后,医生决定给张爷爷置换膝关节。

西南医院的专家们通过对张爷爷的膝盖进行三维CT扫描,获得骨骼在正常时期的形态、密度等数据,也获得了膝盖缺损的数据。利用三维重建系统,专家们在计算机上建立患者骨骼形态,模拟假体植入,根据病人术前缺损骨骼状态,3D打印重建出了张爷爷的骨骼模型,量身定制出了修补膝关节严重骨缺损的个体化3D打印金属垫块。

21日,张爷爷的全膝关节置换手术顺利完成。22日,刚刚手术一天的张爷爷就能在家人的搀扶下走动着上厕所。专家介绍,再过几天,老人就可出院进行后续康复治疗、训练,未来可以大部分恢复膝关节的自主活动能力。

世界首例  自体骨可快速长入金属孔

数据显示,我国骨关节炎发病率约为2.2%至3.5%,仅仅在西南医院关节外科,每年就要进行约400例膝关节置换手术。

西南医院关节外科主任杨柳介绍,全膝关节置换术是治疗终末期膝关节疾病的最有效方法之一,但关节置换后,由于术后感染、无菌性松动、骨溶解等并发症往往造成关节周围骨缺损。

传统的骨水泥、异体或自体骨植骨等技术均存在各种问题,影响假体稳定性和寿命。目前,3D打印关节垫块大部分使用的是钛金属。人们骨缺损的形态千差万别,使用现有的模块化金属垫块无法充分填充与重建缺损骨结构,导致临床翻修巨大骨缺损膝关节手术的疗效受到影响。

杨柳介绍,相对于钛来说,金属“钽”经过西南医院的相关国家重点研发计划的研究,具有更好的生物相容性和骨长入效果,更适合作为植入人体内的金属材料。但由于钽的金属熔点超过了3000度,目前市面上大部分的3D打印设备,都无法实施“钽”打印。

幸运的是,张爷爷手术前夕,西南医院的专家团队刚刚和一家国内的3D打印企业合作,攻克了钽金属3D打印的难题。杨柳介绍,21日,西南医院利用钽金属为张爷爷3D打造的膝关节垫块,是全球范围内第一例用“钽”金属打造的膝关节垫块

“3D打印的钽金属垫块良好的贴合度和表面粗糙度完美填充了巨大骨缺损,确保了骨缺损后钽金属垫块植入的初始稳定性。”另外,钽金属表面粗糙多孔的金属骨小梁又可以使自体骨快速长入金属孔隙內,从而获得假体与自体骨的长期稳定,减少了手术并发症,也使得假体植入后的长期稳定性得到有效保证。

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