3D打印医学应用：颈椎“换柱”

近日，来自新余市的李先生接受了江西省人民医院骨科专家首创的“3D打印颈椎前路双侧椎弓根螺钉固定的人工椎体手术”，术后第三天，他就可以轻松站起来活动。

今年42岁的李先生，几个月前突然左侧肩背痛并反复出现午后高热的情况，在被家人送入当地医院后，由于医疗条件有限，一直未查明病原。9月15日，李先生转入江西省人民医院，专家在对李先生进行会诊后，根据磁共振及患者一系列表现，诊断为颈椎结核。

“磁共振显示第五、第六位置的颈椎完全被炎症侵蚀，同时，我们还发现该患者病变进展较快，椎管内脓肿已挤压脊髓。”据主治医师董谢平主任介绍，他们考虑到病变的颈椎椎体均只剩1/3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无法对螺钉提供足够的握持力。因此，必须将第五、第六位置的椎体全长切除，并将其两端的椎间盘一并切除，用自体骨块或钛网可自体骨等填充缺损、支撑在第四椎体下缘和第七椎体上缘间，另用钢板固定第四到第七椎体前缘，并在椎体上各拧入两枚约1.5cm长的锁定螺钉。“这种长节段固定的初衷让螺钉固定于较坚实的正常椎体上，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。”董主任说。

术前患处

术后情况

术后X光片提示完美固定吻合

能否利用3D打印技术，设计并打印出一种利用颈椎椎弓根螺钉这种最坚强固定方式，仅进行第五、六两节椎体之间融合的内固定物呢?省人民医院的专家决定试一试，董主任应用近年异军突起的高新科技——3D打印技术，立即绘制出设计草图，仅用不足48小时，就设计并用金属打印出了一款基于3D打印技术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槙入缺损的颈椎中，并被4枚椎弓根螺钉同时固定住。

9月30日的晚上，李先生接受了第五、六颈椎结核仅行两节颈椎相互融合的手术。“传统手术方式为保证固定强度，不得不将第四与第五及第六与第七颈椎之间的椎间盘一并切除，再将第四至第七节颈椎全部融合为一体。创新术式最大限度的保留了颈椎的活动度，也降低了相邻节段因应力集中所致退变的概率与风险。”董主任说。

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

传统术式用长节段钢板固定，牺牲了颈椎功能

3D打印出的人工椎体与钢板一体化金属植入物

同时，董主任还告诉记者，该技术也开创了创伤、病变颈椎尚能保留其可作植骨床的上下终板时，为了尽量保留病人颈椎活动单元、减少融合范围所作的“超短节段融合”之先河。手术前，他们还委托省级科技情报机构进行了查新检索，初步认定该手术为世界首例。

术中植入后情况

术后一周，患者颈椎功能恢复良好

目前，李先生情况良好，没有任何神经、血管、食道损伤的表现，各项指标平稳，正在接受进一步的术后康复治疗。