男子脊柱被腫瘤「吃掉」一截 醫生3D列印仿生人工椎體成功植入

脊柱是人體軀乾的中軸，周圍分布著許多神經，把從大腦接收的信號迅速傳遞到人體的各個部位，所以脊椎任何一個部位出現問題，都會影響身體相應的功能正常運作。近日，從了解到，該院有一名患者，椎體被侵襲「吃掉」了一截 ，導致行走舉步維艱。手術為患者切掉腫瘤後，醫生運用首創的3D列印仿生人工椎體，為其進行置換手術，手術非常成功，病人現已能正常走路。

據了解，該3D列印仿生人工椎體的發明者是南方醫科大學南方醫院脊柱骨科鄭明輝副主任醫師。目前，這套3D列印仿生人工椎體/間盤一體化植入物已擁有自主知識產權，達到國際領先水準。

（南方醫院脊柱骨科瞿東濱主任醫師、鄭明輝副主任醫師等專家為病人進行人工椎體置換手術）

脊柱腫瘤把椎體「吃掉」了一段

為什麼要會有這個發明，要從這次的病例來說。患者黃某，35歲的男性，體形肥胖、有糖尿病和高血壓病史，5個月前雙下肢不明原因出現疼痛、麻木、無力等癥狀，且癥狀逐漸加重，僅能緩慢行走。在南方醫科大學南方醫院脊柱骨科進行相關檢查後診斷為：骨巨細胞瘤合併動脈瘤樣骨囊腫，相應層面椎管狹窄，壓迫脊髓，導致胸12椎體及其附件骨質破壞。

動脈瘤樣骨囊腫又稱良性骨動脈瘤，具有侵襲性的骨病損；60%-75%發生於股骨上端、椎體和附件，主要表現為局部腫痛，靠近關節時出現運動障礙，侵犯胸腰椎可以出現疼痛和下肢萎縮，大小便失禁甚至截癱；多發生於10-20歲年齡段的人群。

黃某到南方醫院就診後，經過南方醫科大學南方醫院脊柱骨科科室副主任瞿東濱主任醫師、鄭明輝副主任醫師等專家檢查和評估，一致認為需要全麻為其切除脊柱上的腫瘤。由於腫瘤細胞侵蝕了脊柱，把脊柱的一段「吃掉」了，切除腫瘤後，脊柱中間出現了一段空缺，如果不植入人工椎體，患者將癱瘓。

可是，新的問題來了，用一個現有脊柱內固定產品的標準無法匹配病人的生理參數，且易出現內植入物下沉，繼而出現釘板系統斷裂可能。為了解決這個難題，治療團隊決定根據患者的情況，為他特製一個人工椎體。

3D列印仿生人工椎體手術讓其恢復正常生活

據了解，研究團隊根據病人脊柱的CT掃描數據，為患者的脊柱建立了精準的3D影像。根據這個影像，設計出屬於病人的個性化植入物，並進行3D列印。為了使個性化定製的人工椎體與病人椎體之間更好的融合，研究團隊設計二十餘種承受荷載的框架結構，數十種骨小梁拓撲結構，圓柱形、腎形、笑臉型、香蕉型等十餘種外形及大小，組合達到上千種。

經過數百次修改、模擬、再修改，確定了一體化結構、上下匹配結構及左右鉚合結構三種最要框架結構結構；8面體、12面體、14面體三種骨小梁拓撲結構；100%、80%、61.8%三種大小；正方形、腎形、笑臉形三種外形；55%、65%、75%三種孔隙率（塊狀材料中孔隙體積與材料在自然狀態下總體積的百分比）。

（專家團隊為患者設計了多種結構的人工椎體）

最後，經過測試篩選，結合該患者為單節段椎體破壞，並且位於胸12（胸腰段），治療團隊選擇了一體化結構、12面體骨小梁拓撲結構、原始椎體、75%孔隙率的人工椎體。

據了解，治療團隊通過患者術前脊柱CT，同時應用「逆向形技術」獲取臨近椎體終板形態作為人工椎體的上下面，這樣可以讓人工椎體與患者脊柱骨界面完全貼合，提高其接觸面積、降低內植入物與骨界面應力，減少甚至避免終板骨折、人工椎體下沉。

「人工椎體堅強的內部框架結構支撐力，能夠通過人工椎體輕鬆承載人體上半身重量，不僅恢復脊柱整體高度，同時提高脊柱整體穩定性，減少脊柱內固定鬆動和斷裂的風險。這樣患者術後儘早下地活動甚至進入正常生活。」最後，在手術團隊和設計團隊的共同努力下，手術取得圓滿成功，患者術後3天便可自由下地活動，獲得理想的治療效果。

（南方醫科大學南方醫院脊柱骨科 鄭明輝副主任醫師）

3D列印仿生人工椎體完工可控制在2周左右

鄭明輝介紹，脊柱腫瘤、脊柱嚴重爆裂性骨折等所致椎體嚴重破壞的病患，其治療方法主要為全椎體切除術，該手術會嚴重破壞脊柱生物力學的穩定性，凡是施行全椎體切除術者，均需要重建脊柱穩定性，即在切除的椎體處植入人工椎體，傳統的人工椎體並非針對患者的個性化設計，是早已按型號機器加工設計好的，大小或不匹配，傳統的人工椎體並非針對患者的個性化設計，大小匹配不合適，人工椎體上下面與人體本身的椎體不能完全接觸，受力不均勻，易出現終板骨折、內固定下沉，嚴重影響其支撐力度，達不到理性的遠期效果，有時需再次手術，再次手術時由於瘢痕生長，手術難度很大，風險高。

3D 列印個體化製備的置入物進行組織缺損的修復，可以大大提高外科手術的精確性與安全性。「所有的設計，都是盡量按照原始椎體的構造設計，達到更仿生、更符合患者解剖結構，減少甚至避免術中及術後對脊髓和神經的激惹、損傷，讓手術團隊能更快捷、更安全地完成人工椎體的置入，提高患者脊柱整體穩定性，有利於病人快速康復及參加工作。」除此之外，骨科手術導航模板能對複雜骨科手術進行術中導航，有助於提高手術成功率、降低手術難度。