3D打印機(jī)發(fā)射出溫度極高的電子束，迅速融化金屬粉，一點(diǎn)一點(diǎn)、一層一層完成金屬小顆粒的堆疊和熔合，金屬微小粉末在需要連接的地方熔解、冷卻、連接，同時(shí)按照精確比例對(duì)其中一部分粉末進(jìn)行加溫。打印完成后，拋光、清洗、消毒，一段約6.5厘米長(zhǎng)、包含2節(jié)半椎體的人工鈦合金頸椎出現(xiàn)在眼前。
中國(guó)工程院院士、上海市第九人民醫(yī)院終身教授戴尅戎與該院脊柱外科主任趙杰相視而笑。
對(duì)巨大腫瘤“前后包抄”
32歲的小彭來自武漢，當(dāng)他找到趙杰時(shí)，必須依靠頭頸胸支具的固定保護(hù)，才能保持坐立及站立姿勢(shì)——超乎尋常的巨大軟組織腫塊侵占了他的頸2~5椎管，并且“蔓延”至左側(cè)頸1~6椎旁，頸3椎體骨折，頸2~4椎體破壞嚴(yán)重，整個(gè)頸椎完全喪失了骨性支撐。
“小彭的頸部腫塊雖屬于良性的神經(jīng)源性腫瘤，但腫瘤巨大，累及范圍太廣，包繞頸動(dòng)脈、椎動(dòng)脈。既要完整切除腫瘤，又要進(jìn)行上頸椎重建，治療難度極大。”趙杰說。
趙杰帶領(lǐng)脊柱外科與神經(jīng)外科、口腔頜面外科、麻醉科、耳鼻喉科、血管外科等科室進(jìn)行多次討論，最終確定分兩期手術(shù)切除腫瘤：一期抄“后路”——頸后入路切開顯露，手術(shù)切除絕大部分腫瘤；二期走“前路”——劈下頜骨頸前入路，清除前側(cè)與前外側(cè)的殘余腫瘤。
兩期手術(shù)都是長(zhǎng)時(shí)間的“接力賽”。一期手術(shù)耗時(shí)15個(gè)小時(shí)，由趙杰和神經(jīng)外科郭智霖教授操刀。術(shù)后，小彭的脊髓壓迫完全解除，初步重建了頸椎的穩(wěn)定性，四肢肌力和感覺迅速恢復(fù)。二期手術(shù)時(shí)，趙杰帶領(lǐng)的脊柱外科團(tuán)隊(duì)，由口腔頜面外科醫(yī)生助陣，神經(jīng)外科護(hù)航，掀起小彭的舌根等咽前組織，將前側(cè)與前外側(cè)被侵犯的椎體一并切除。
二期手術(shù)除了掃蕩“余孽”，更重要的目的是解決頸椎重建難題：此次切除的椎體累及節(jié)段長(zhǎng)度超過6厘米，上頸椎局部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用傳統(tǒng)的髂骨植骨重建，會(huì)有骨量不足、支撐力量薄弱等問題；如果應(yīng)用長(zhǎng)節(jié)段鈦網(wǎng)植入支撐，又存在固定困難、穩(wěn)定性不足、失敗率高等缺點(diǎn)。
于是，趙杰想到了戴尅戎院士和他的3D打印技術(shù)。
人工椎體“量體裁衣”
戴尅戎是我國(guó)最早接觸3D打印技術(shù)的專家之一。“3D打印技術(shù)已推廣到膝、肩、踝、肘、腕、骨盆等各個(gè)部位，可對(duì)四肢所有關(guān)節(jié)、骨頭進(jìn)行定制。我們已為數(shù)百位患者制作出個(gè)體化的骨關(guān)節(jié)修復(fù)假體。除了骨科，3D打印技術(shù)還幫助整復(fù)外科、口腔科、眼科醫(yī)生制作塑料模型或假體，用于為患者修復(fù)顱骨、修整下巴、重塑顴骨、眼眶等。”戴尅戎說。
趙杰與戴尅戎經(jīng)過反復(fù)討論，認(rèn)為只有應(yīng)用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)植入物，才能實(shí)現(xiàn)頸椎有效重建。于是，戴尅戎領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)開始為小彭“量體裁衣”。他們前后耗時(shí)2周，通過3D打印技術(shù)直接打印出小彭頸椎的全尺寸模型，并通過計(jì)算機(jī)模擬椎體的病灶切除范圍，制造出與之相匹配的個(gè)體化人工椎體，還在體外模擬了植入手術(shù)。
二期手術(shù)中，與神經(jīng)外科共同完成了腫瘤清掃后，趙杰為小彭植入了這一段跨3個(gè)椎體的定制頸椎，隨后由口腔頜面外科負(fù)責(zé)在這段人工椎體上覆蓋肌瓣，保護(hù)咽后壁組織。這期手術(shù)耗時(shí)17個(gè)小時(shí)，獲得圓滿成功。
這一次手術(shù)后，小彭的四肢感覺肌力進(jìn)一步改善，術(shù)后2周就可以佩戴頭頸胸石膏下地行走，術(shù)后3周順利出院。術(shù)后3個(gè)月，小彭再次返院復(fù)查，CT檢查顯示，3D打印的人工椎體已經(jīng)與周圍骨質(zhì)完全融為一體，磁共振檢查顯示，小彭的頸部無腫瘤殘留及復(fù)發(fā)。
生物打印是未來方向
這個(gè)在趙杰眼中“可遇而不可求”的病例，顯示著3D打印技術(shù)在脊柱外科領(lǐng)域的突破：在制作模型用于模擬手術(shù)之外，醫(yī)生更能將打印出來的實(shí)物直接植入人體，實(shí)現(xiàn)完美的解剖重建，這為高難度、高風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)雜脊柱修復(fù)重建提供了一個(gè)新范例。
戴尅戎認(rèn)為，結(jié)合了組織工程技術(shù)的生物打印是3D打印技術(shù)的未來方向。今后，大多數(shù)醫(yī)院可能都會(huì)配備3D打印機(jī)，制造各種可拯救患者生命的特定裝置。我國(guó)要發(fā)展3D打印技術(shù)，就要鼓勵(lì)發(fā)展擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3D打印機(jī)，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)，并在政策上支持這項(xiàng)新技術(shù)，同時(shí)嚴(yán)控質(zhì)量。
戴尅戎說，目前，上海市第九人民醫(yī)院已在浦建鎮(zhèn)成立3D打印技術(shù)臨床轉(zhuǎn)化研發(fā)中心，專門負(fù)責(zé)臨床3D產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。“這是一塊試驗(yàn)田，我們鼓勵(lì)醫(yī)院所有科室的醫(yī)生都到實(shí)驗(yàn)室里來嘗試3D打印。醫(yī)院負(fù)責(zé)研發(fā)產(chǎn)品，上海交通大學(xué)的工程學(xué)教師進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，而工廠進(jìn)行配套加工和申辦生產(chǎn)許可證，使產(chǎn)品可以合法生產(chǎn)、使用，從而形成產(chǎn)業(yè)鏈，最終讓患者受益。”戴尅戎說，“在高端3D打印設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化方面，上海市最有條件取得突破，應(yīng)盡早整合力量。希望政府統(tǒng)籌規(guī)劃，比如建立3D打印研究中心，讓各個(gè)領(lǐng)域都開發(fā)3D打印產(chǎn)品。以后，只要有一臺(tái)電腦、一臺(tái)3D打印機(jī)，加上一個(gè)聰明的頭腦，就能把創(chuàng)意全部‘打印’出來。”
