医生借助3D打印为84岁老人翻修膝关节

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4 U  m, {) \' x* q# O$ ^& O华龙网11月25日23时06分讯(记者 黄宇 通讯员 何雷)日前，在陆军军医大学西南医院关节外科，84岁的张金贵老人接受了全球第一例个体化3D打印钽金属垫块修复巨大骨缺损膝关节翻修手术。术后第一天，老人就能在帮助下下床活动、行走，预计手术后4至6天，老人就可出院进行后续康复治疗、训练。

据介绍，我国骨关节炎发病率约为2.2%至3.5%，据统计40至49岁与50至59岁人群发病率约为27%和62%。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。

“全膝关节置换术是治疗终末期膝关节疾病的最有效的方法之一，可减轻疼痛、恢复关节功能，提高患者生活质量。”该手术主刀医生、西南医院关节外科主任杨柳教授表示。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。更困难的是，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。

近几年来，计算机辅助设计+3D打印的个性化移植物处理巨大骨缺损成为了热点技术话题。据了解，钽金属具有更佳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。然而目前全球学术界所报道的人体关节金属置入物均以钛合金为主，这是由于钽金属熔点非常高(超过3000摄氏度)，超过目前市售金属3D打印机极限，无法实施钽金属3D打印。
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. }# o' ~0 v# T- J( e( n. r西南医院关节外科主任杨柳教授主持国家重点研发计划“个性化多孔钽植入假体粉床电子束增材制造关键技术”，和临床应用研发团队与国内3D打印企业通力合作，于日前攻克了这一技术难题，生产出钽金属3D打印多孔垫块。
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杨柳教授介绍，完成这一手术的关键在于垫块的计算机辅助设计和金属3D打印的精准度。该团队在术前通过对患者进行精准的三维CT扫描获得骨骼正常和缺损的数据，利用三维重建系统，在计算机上建立患者骨骼形态，比对正常侧，模拟假体植入，依托关节外科实验室已经开展的3D打印模拟临床经验，根据病人术前缺损骨骼状态及医工协作的讨论方案，3D打印重建出病人骨骼模型，通过“ITI(Image To Implant)”医生-工程师的医工交互平台反复修改设计方案，并与企业密切合作，为患者量身定制出修补严重骨缺损的个体化3D打印钽金属垫块。

; g6 j( _( @5 M  r据介绍，各方合作为患者量身定制的3D打印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，表面粗糙多孔的金属骨小梁设计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，手术的操作流程大大简化，手术时间大幅缩减，并减少了手术并发症，也使得假体植入后的长期稳定性得到有效保证。