华西医院完成世界首例3D打印髌骨假体植入
近日，四川大学华西医院骨科，一块用3D打印技术制作的髌骨假体，被植入54岁的患者胥大姐的右腿膝盖处，这块由特殊金属和塑料材质所做成的“新骨头”，取代了原本长满了肿瘤的骨头，还会和肌腱等重新生长在一起，让胥大姐预后的膝关节仍然活动自如。手术前胥大姐并不知道，在自己膝盖里的这块金属骨头，是世界上第一例3D打印的髌骨假体。
两年前，胥大姐确诊骨巨细胞瘤，去年复发，髌骨上长满了肿瘤，如果切除的话，胥大姐从此就与拐杖离不开了。四川大学华西医院骨科屠重棋教授团队利用3D打印技术，为胥大姐重做了髌骨假体，保住了她的活动功能。据查询国内外相关论文和报道，此前未见过相关病例的报道。
患者髌骨骨肿瘤的检查结果
患者术前照片，右膝上鼓有一个大包
骨癌手术后复发
切除髌骨面临残疾风险
两年前，家住巴中的胥大姐突然觉得右腿膝盖特别疼，一直以为是关节炎，心里没怎么在意，直到后来越来越疼，几乎下不了地走路，这才去医院做检查，医生发现，胥大姐的右腿膝盖上的髌骨上长有肿瘤，确诊为骨巨细胞瘤，建议她做手术。
“结果过了几个月，又觉得不对劲，医生说是复发了。”胥大姐说，膝盖上鼓起一个包，医生建议观察3个月，可能还是要做手术。不放心的家里人将胥大姐送到川大华西医院骨科就诊。
检查发现，骨细胞瘤已经长满了胥大姐的髌骨，边缘破坏，且有软组织包块。“单纯地再次刮除后植骨手术还是容易复发，最好是整块切除髌骨。”川大华西医院骨科副主任、主任医师屠重棋教授介绍说，髌骨上的肿瘤，发病率低，所以通常的治疗方式就是切除。但是整块切除后，对于患者来说，行走功能必然受到影响。“单纯切除会有一块很大的缺损，没办法用力，至少是需要拄拐杖。”
髌骨，也就是大家通常理解的膝盖骨，连接了周围重要的肌腱组织，既传递了肌肉力量，帮助完成了走路、下蹲等屈膝动作，又对膝关节形成保护作用，如果没有髌骨，人体的活动功能就会受到影响。
3D打印髌骨模型CAD辅助设计和优化
3D打印植入髌骨假体
数百微米的微孔帮助骨头和金属“长”在一起
“我们建议，用3D打印技术做一个假体，对于她来说，是最好的方案。”屠重棋说，经过患者和家属同意后，医生根据胥大姐左腿髌骨的镜像结构，利用3D打印技术，“复制”了一个新的髌骨。
别看髌骨不过鸡蛋大小，但其实结构很复杂。屠重棋介绍说，髌骨是个不规则的三角形，有一定的弧度，且厚薄不一，因此，3D打印髌骨最难的部分，是对髌骨的测量，包括最大高、最大宽、最大厚、髌骨关节面高、髌骨内关节面宽、髌骨外关节面宽等数据。屠重棋教授团队前期通过对健侧髌骨解剖数据的测量，反向生成健侧髌骨模型，计算机辅助设计不断优化，并将周围重要肌肉、肌腱、韧带等充分考虑进去，形成最终的3D打印模型，完成“量体裁衣”特制，整个制作过程，差不多用了两周时间。
“第一要考虑外形，第二是金属厚度，能够承受多大的力量不变形。”屠重棋说，同时，金属直接和软骨磨合很容易受损，因此使用了聚乙烯材质的垫片，“这个垫片的柔软度和软骨很接近，即便以后发生磨损，更换垫片就是。”
让人觉得神奇的是，金属材质的新“髌骨”不仅仅是植入关节处，更重要的是，会和人体原有的软组织“铆合”，“纽扣式”地生长成为一体，“秘密武器”在于假体上无数个只有数百微米的细小的孔洞，“大的孔洞用于缝合，肌腱等软组织会慢慢地长进小微孔里，骨细胞、软组织和原本的组织融为一体，就不会影响原来的活动功能了。”3D打印技术的“铆合”，和骨科常用的“骨水泥”材料相比，除了不易松动外，使用寿命也更长，“理论上说，二三十年没有问题。”
4月3日，屠重棋团队为胥大姐做了手术，历时2个小时。屠重棋说，经过2至4周生长期，胥大姐就可以下地活动了，恢复期一般在1个月半至3个月，“未来正常的轻体力活动，完全没有问题。”
胥大姐的腿部安装有保护支架，帮助愈合
屠重棋检查患者手术部位
华西医院已完成50多例3D打印金属假体植入
早在2015年10月，屠重棋教授团队就成功完成世界首例“3D打印保留膝关节胫骨干金属骨小梁假体重建术”，为患有“骨母细胞型骨肉瘤”的19岁小伙保留了完好的膝关节功能，如今依然活动自如。
每个人的骨骼形态都存在差异，而传统的骨关节假体和植入物都是成批制造的，固定型号的，因此很难做到与每个人匹配，这给手术带来一些困难，而3D打印可以实现“个体化”，也就是根据你的骨骼形态设计制造符合你身体的假体。
屠重棋教授团队利用3D打印技术，成功完成各种生物型假体的定制并临床应用，截至目前，屠重棋教授及其团队已经完成50余例3D打印金属假体的植入，包括半腕关节金属假体、半骨盆假体、距骨假体、跟骨假体、胫骨干假体、全尺骨假体等治疗肿瘤性骨缺损。术后随访可见假体—骨界面已有骨长入，实现生物界面整合，手术效果达到预期。
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