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世界首例用3D打印将全颈椎椎体换为钛合金

2017-8-10 14:55| |来自: 澎湃新闻

摘要: 28岁的小雯将7节颈椎骨中所有椎体,置换成了3D打印的钛合金假体。这是全球首例全颈椎3D打印人工椎体置换手术。
今年7月,28岁的小雯将7节颈椎骨中所有椎体,置换成了3D打印的钛合金假体。这是全球首例全颈椎3D打印人工椎体置换手术。

戴着颈托的她刚从鬼门关回来。她被确诊为软骨肉瘤,巨大的肿瘤死死地盘踞在颈椎,第二节至第七节颈椎骨都被侵蚀。

软骨肉瘤是一种极易复发的恶性肿瘤,对化疗不敏感。切断肿瘤“后路”的方法已是“华山一条路”:将6节颈椎骨整体切下,然后重建新的支架,来行使颈椎支撑脑袋的功能。

术后,在X光片里,小雯脑袋和身体之间的连接是前后两段金属。其中,作为主力支撑的3D钛合金假体14厘米长,有着可以察觉的曲度。

小雯术后的X光片

上海长征医院骨肿瘤外科的肖建如是这次手术的主刀。8月7日,在位于上海长征医院的办公室里,肖建如拿出小雯术后的X光照片,忍不住对澎湃新闻说:“这个术后照片很漂亮。”

6节,240斤,90%

肖建如是全国最知名的脊椎外科医生之一,他的门外总是等有从全国各地跑来求医的患者或患者家属。

小雯是其中最凶险的患者之一。起初,她没有在意身体的一些警告,比如颈部疼痛、上肢无力。直到今年5月,病情严重到右手无法拿东西,她才做了详细的检查,并被诊断为软骨肉瘤。

一般的病人,肿瘤会侵蚀2-4节椎体,但小雯的肿瘤却已长满她的6节颈椎,肿瘤还包绕椎动脉及颈神经根,进行手术的风险很大,稍有不慎就会面临瘫痪甚至死亡。而且,小雯重240斤,脖子粗短,给手术增加了难度。

知道小雯的特殊病情后,他对小雯说:“风险、难度肯定是极大的,这的确是挑战性临床难题,但我们一块努力,毕竟你还这么年轻。”

尽管此前没有做过这样超常的全颈椎椎体置换,肖建如心里有底:长征医院是亚洲最大的脊柱肿瘤中心,每年一千余台脊柱肿瘤手术为他积累了丰富经验。

在小雯之前,2016年,肖建如带领团队已经完成了一例从第三节颈椎到第一节胸椎的3D打印假体置换手术。

在将小雯推进手术室前,肖建如估计,成功率在90%左右。

手术准备时间:三周

手术正式实施前,肖建如团队花了三周时间在定制的人工椎体假体上。

在选材上没有太多的犹豫,钛合金是骨科植入物的首选材料。它不像不锈钢那样容易电解,人体会产生排异反应。而且,钛合金的强度和硬度较大。

接下来就是找到合适的假体了。这并不容易,因为跨越的椎节数多、位置特殊,能符合小雯需求的假体在市面上找不到现成的,需要量身定做。

左边为根据小雯术前的颈椎打印的3D模型,图中红色粗管为颈动脉,绿色为肿瘤,白色为颈椎;
右边为3D打印的钛合金人工椎体,植入小雯脖内的与图中的几乎相同。

肖建如向澎湃新闻介绍,小雯的假体是从颈2节开始,颈2节和下面的5节椎骨不同,它承载和颈1侧块衔接的功能,所以人工椎体的顶端设计是“T型半弧形”断面。

在假体的上端两侧,留有两个倾斜的螺钉孔,便于螺钉穿过,固定于颈1侧块上。而人工椎体的尾端有一个呈直角型的设计,这样3枚螺钉可以拧进胸椎,螺钉的螺纹会起到很好的抗拔出效果。

至于选择3D打印来制作,肖建如介绍,其优点在于,假体可以做成海绵微孔的结构。

“这个微孔和人的骨小梁空隙差不多大,这样的话,临近的骨头会爬进来,生长过来。”肖建如说,在他们的设计中,他们会在手术中放一些同种异体骨粉进入人工椎体,作为诱导。

最终,假体和人骨可以实现融合。“相当于葡萄藤,你把藤架搭建好了,葡萄藤它就会爬进来。”肖建如打比方说。

设计好后,肖建如连同小雯颈部的CT、磁共振图像一起,交给了北京爱康医疗器材有限公司,双方合作研发出了与小雯全颈椎椎体生理曲度、长度相匹配的定制人工椎体。

手术时间:13个小时

手术是在7月进行,分两次,共耗13个小时。

颈椎分前后,在前的是分节的椎体,在后的是椎弓及椎板棘突,前后环绕形成椎孔。上下贯通的椎管就是颈髓的所在之地。此外,椎体两侧长有横突,左右横突孔里穿插着两条椎动脉。

小雯的第一次手术是完成颈后路的切除和重建。具体而言,先从后侧,将全椎板及患侧侧块切除,并进行后方枕颈延至上胸椎的钉棒内固定重建术。

隔一周后,再进行第二次手术,完成颈前路椎体及椎旁肿瘤的切除和重建。通过颈前路,肖建如团队将小雯颈2至颈7椎体及右侧椎旁肿瘤整块切除,置换上特制的3D打印钛合金全颈椎人工椎体,上下两端用螺钉固定,用作脖子的主力支撑。

肿瘤和椎骨整块切除样本

值得一提的是,在手术的过程中,肖建如团队都需要小心翼翼地将椎管中的硬膜囊和颈髓、横突孔中的椎动脉、颈神经根游离出来,并确保它们完好无损。尤其是颈髓,一旦损伤易导致高位瘫痪。

肖建如告诉澎湃新闻,小雯的肿瘤已经侵蚀了一侧的椎动脉,因而取舍了这条椎动脉,保留另一条健康的椎动脉。

如今,手术已经过去几周,小雯的恢复情况良好,已经可以自行下地走路。

但肖建如也对澎湃新闻表示,做全颈椎椎体换,是为了超长巨大颈椎肿瘤切除后重建颈部的支撑功能。为了尽可能提高稳固性,假体是一体式的,没有人体颈椎中的椎间盘结构,所以灵活性被舍弃。如果小雯想转动脖子,她需要整个身体一起旋转。

(编辑:王星 见习编辑:于思洋)

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