3D打印助力颈椎“换柱”——江西省人民医院首创颈椎新术式

本帖最后由 小软熊 于 2016-10-11 09:33 编辑

南极熊发现,3d打印打印在医疗上的应用可谓是“风生水起”,这项新兴的技术在这个至人类有以来就存在的行业毫无不适感。传统颈椎手术存在一个取舍的抉择:是要固定的牢还是要术后活动性能好。好比鱼与熊掌,二者不可得兼。9月30日晚,江西省人民医院骨二科董谢平主任挑战了世界医学难题——颈椎前路双侧椎弓根螺钉固定,这次他运用3D打印技术,他设计的新术式完美的兼顾了牢固与灵活两个特点,为这一尚处探索阶段的手术方式提供了崭新的解决方案。

术前患处

术后情况

这例手术的患者是一名从新余转至江西省人民医院的男青年,今年41岁,不明原因发热,肩背疼痛,颈椎活动困难,在新余住院一周依然无法确诊。

恰逢董谢平在新余会诊,细看磁共振片发现了其上的蛛丝马迹,诊断为第5、6颈椎结核。次日患者转院到江西省人民医院,进一步检查发现病情进展迅猛,第5、6颈椎已明显破坏失稳,坏死组织凸向椎管挤压脊髓。所幸经抗结核治疗后症状迅速缓解,不再发热,肩背痛消失,僵硬的颈椎也能自由旋转了,因此,拟定维持颈椎牵引并抗结核治疗两周后再行前路病灶清除植骨内固定手术。

与患者颈椎1:1打印出的模型

私人订制出的钉道导板

钉道导板贴合在颈椎(模型)患处

尽管五、六颈椎均还剩1/3的椎体尚未发生骨质破坏,但却已被结核的炎症所浸润,原本全为松质骨的椎体更无法对螺钉提供足够的握持力,因此,难以仅做颈5、6椎体的病灶清除和两者间的植骨融合;不得不将颈5、6全长切除,并将其两端的健康的椎间盘一并切除,用自体骨块或钛网加自体骨等填充缺损、支撑在颈4椎体下缘和颈7椎体上缘之间,另用钢板固定于4~7椎体前缘,并在颈4和颈7椎体上各拧入两枚约1.5cm的锁定螺钉。

如此就必须牺牲两节颈椎的运动单位进行长节段固定。但跨距过大的钢板,其固定强度显然不如短节段固定,固定节段越长,劣势越明显。长节段固定对颈椎的屈伸运动影响也更大,并且还可能因相邻节段应力集中而加速退变,甚至诱发相邻节段的颈椎病等不良后果。

传统术式用长节段钢板固定,牺牲了颈椎功能

在看到患者复查的CT和MRI时,董谢平灵机一动——能否利用3D打印技术,设计并打印出一种植入物,利用前路颈椎椎弓根螺钉这种最坚强固定方式,仅进行C5、6两节椎体之间融合的内固定物呢?

想到此处,董谢平立即着手绘制出设计草图,并与我国最早将3D打印技术应用于医学临床的苏州云植医学技术公司联系,指导公司和本院骨科生物力学实验室的设计人员,48小时后,就用钛合金粉末打印出一款个体化定制的能“经前路以双侧椎弓根钉固定的集人工椎体与钢板于一体的新型植入物”,同时设计并用尼龙打印出了“引导精准钻孔与病灶截骨的钻孔导板和截骨导板”,以保证具有轴线唯一、相互位置关系恒定的前路颈椎弓根钉道的人工椎体能按术前计划精准填入缺损的颈椎中,并被4枚椎弓根螺钉同时固定住。

3D打印出的人工椎体与钢板一体化金属植入物

惊人疗效

眼见着病情在入住江西省人民医院后迅速缓解,并亲眼见到了董谢平用3D打印的金属植入物和钻孔导板与截骨导板所作的手术演示,患者刘先生充分理解了创新技术带来的益处及风险,爽快地在临床研究知情同意书等授权文书上签字,期待着手术的到来。

国庆67周年前夜,抗结核治疗恰好两周,手术在众人的期盼中如期进行了。董谢平团队将颈5、6椎间盘及相邻椎体部分切除后,在残留的颈5椎体上1/3与颈6椎体下1/3间嵌入人工椎体,经人工椎体上预置的4个椎弓根钉孔向5、6双侧椎弓根内各置入1枚螺钉。

术后病人一切正常,无任何神经、血管、食道损伤的表现,3天后就拔除引流管,下地锻炼了。影像显示置钉位置良好,假体贴服骨面。刘先生父亲表示,儿子恢复的很好,没有什么大碍,“晚饭后居然一个人散步到八一桥下”了。

术中植入后情况

据南极熊了解,手术前,江西省人民医院委托省级科技情报机构进行了查新检索,初步认定为世界首例。

2008年奥地利学者Koller提出了经前路颈椎弓根钉固定的技术,以期获得最大固定强度。但该术式手术难度极大——钻孔定位定向、双枚螺钉碰撞、钉板难以锁定、假体高凸骨面等问题使得其难以在临床中应用。现在以3D打印技术为代表的新兴学科——数字骨科学为解决该问题交出了满意答卷。

这项具有多方面原始创新的特殊的手术,跟踪了一门新学科——数字骨科学;发明了一款新产品——前路椎弓根钉固定的人工椎体;创新了一项新术式——颈前路双侧椎弓根钉固定术;解决了一个新难题——颈前路椎弓根钉固定尤其是双侧置钉的临床应用;创立了一种新模式——病变脊柱“超短节段”重建理念;创造了一条新纪录——48小时完成产品的设计与制造。

术后一周,患者颈椎功能恢复良好

董谢平表示:“3D打印不仅解决了精准钻孔、双钉碰撞、贴服骨面等形状结构问题,其特有的制造方式更使得人工椎体具有接近人体松质骨的低弹性模量,又有利于骨组织长入的仿真骨小梁结构。这些生物学特性是传统机加工制造工艺无法实现的。”

初次尝试颈椎创新术式取得了满意的效果,有理由相信经过进一步改良,这一术式将得到更广阔的应用。手术的成功,病人的康复,是江西省人民医院骨科学科强大临床创新力的一次具体展示,也从一个侧面体现了江西省人民医院研究型医院建设中结出的丰硕成果,请关注南极熊3d打印网。

来源:江西省人民医院新闻中心