西北首例植入3D列印椎體手術成功的背後的故事

女孩小心翼翼地在醫院病房的走廊上邁出步子，旁邊跟著的父母、主治大夫用笑容和眼神鼓勵著她。走廊盡頭，耀眼的陽光從透明的通體玻璃窗照射進來，灑在女孩的身上。

「看這情況，過兩天就能出院了。」主治大夫對女孩的父母說。女孩的嘴角露出了一絲笑容，在陽光下顯得更加燦爛。

女孩今年12歲，名叫賀琳琳（化名）。兩個月前，她還痛苦地躺在病床上下不了地，從父母和大夫閃爍其詞的對話中，她隱約知道自己得了一種很嚴重的病，嚴重到以後可能無法走路了。她不知道的是，她得的這種病會導致癱瘓，甚至死亡。

突如其來的災難

賀琳琳家在甘肅省慶陽市，爸爸是一名長途貨運車司機，媽媽沒有工作，在家專門照顧她和弟弟。雖然經濟條件一般，但一家人過得和睦、甜蜜。

性格比較內向靦腆的賀琳琳，對體育運動卻非常喜歡，尤其是跑步。2017年11月的一節體育課上，正在跑步的她突然覺得腿疼。父母帶她到當地的醫院，醫生簡單檢查後說是長身體缺鈣，讓她吃點鈣片。吃了大約兩周的鈣片，疼痛不僅沒有減輕，反而越來越重。爸爸和媽媽又帶著她到了銀川市的一家醫院就診。2017年12月5日早上，經過磁共振檢查，醫生告訴他們，賀琳琳的腰椎有問題，而且很嚴重，必須得去醫療水平更高的大醫院治療。

當天中午，父母帶著賀琳琳坐上了開往西安的火車，來到空軍軍醫大學唐都醫院。

唐都醫院的門診醫生看過賀琳琳在銀川醫院拍的X光片後，立即讓他們到骨科。在骨科，經過一系列嚴密細緻的檢查，最終確定賀琳琳患的是骨腫瘤，她脊椎上的一截椎體幾乎完全被腫瘤包裹住了，椎體一旦病變，她首先會癱瘓，然後就是等待死神的降臨。

這一結果猶如晴天霹靂，讓賀琳琳的父母瞬間覺得天要塌下來了。他們無法把這個消息告訴躺在病床上的女兒，只能安慰女兒說病情並不嚴重，醫生會治好她的病。

艱難的抉擇

骨科醫生根據術前診斷，確定賀琳琳椎體上生長的是一個惡性腫瘤。從手術效果來說，原則上腫瘤切除得越徹底，複發的概率就越小。因此，醫生希望把發生病變的椎體和腫瘤一起切除，之後再去重建椎體。

唐都醫院骨科教授孫嗣國知道，在一般情況下，醫生把腫瘤切除之後，有兩種方法做重建，第一種是做鈦網，但鈦網植入骨頭之後，最大的問題是它的下沉率太高。把鈦網放到兩個椎體之間，由於支撐面積小，上面的椎體很容易沉到下面的椎體之中，脊柱因此會發生變形，孩子以後的行走仍然是大問題。第二種是選擇人工椎體，這樣接觸面積比較大，下沉率要比鈦網小很多，臨床上應用比較多，但是人工椎體價格昂貴，僅僅椎體本身就得十幾萬元，還不算手術費用等其他費用，並且人工椎體只有幾個固定型號，還不能進行定製，手術效果也不是很理想。

對於醫生來說，不是單單考慮如何治療，而且要考慮如何用最小的成本進行最為科學有效的治療。這個家庭不富裕，人工椎體的價格遠遠超出他們家庭的承受能力。而採用鈦網，病人只有12歲，鈦網可能要在她體內存在非常長的時間，如果發生下沉，她脊柱的曲度就會有問題，也不是長久之計。孫嗣國和他的團隊陷入了矛盾之中。

而對賀琳琳的父母來說，同樣面臨艱難的抉擇。如果選擇人工椎體植入手術，三四十萬元的治療費對他們普通的家境來說是一個天文數字。而用鈦網或不做手術的後果，他們同樣無法承受。

兩種方案都存在難以克服的困難和問題，有什麼辦法既能少花錢又能醫治好賀琳琳，成了唐都醫院骨科迫切需要解決的課題。

手術前，醫生們認真查閱賀琳琳的CT影像，制訂手術計劃。/梁沐攝

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精打細算下的大膽創新

在接下來的幾天時間裡，賀琳琳的治療方案一直縈繞在孫嗣國的腦際。突然有一天，他靈光一閃，想到了以前和外省一個專家進行交流時，討論過用3D列印人體器官植入的事例。

能不能試一試3D列印？孫嗣國動了這個念頭。在遇到這個小女孩之前，他一直覺得現有的材料已經夠用了，壓根兒就沒有想過用3D列印來完成這樣的手術。這次病例比較特殊，一方面要解決錢的問題，一方面要想著解決它支撐功能的問題，所以需要列印一種特殊材料。通常醫院用3D列印都是做模型，用來進行術前規劃或者術中模板。

想法大膽，但到底能不能實施？以往假體主要是替代胸骨、肩胛骨、骨盆等非負重區域，像脊椎這樣的負重區域從來沒有做過。負重區域的假體是不是能夠製作出來？它製作出來以後，能不能滿足臨床需要的各種特性？

帶著這些問題，骨科醫生李曉祥主動找到唐都醫院3D列印研究中心的工程師。經過深入的研究探討，明確列印技術可以滿足要求，能在臨床上使用，並且列印材料與現在臨床應用已經比較成熟材料是一致的，安全方面不存在問題。

即便這樣，骨科醫生還是「不知足」。

「我們接下了這個難度比較高的工作後，骨科又來和我們談價格問題。孫嗣國教授剛開始是抱著免費的態度和我們談，李曉祥醫生在和我們溝通時，反覆說孩子家裡比較困難，如果不做這個手術很有可能就會癱瘓，一輩子躺在床上。」3D列印技術研究中心主任曹鐵生教授說，列印這種鈦合金支架也是有成本的，最後經協商只收了成本。

對於賀琳琳的家人來說，3D列印材料的價格不到人工椎體價格的十分之一。當醫生對賀琳琳的爸爸說用3D列印技術花費少，並且效果比較好，他毫不猶豫就同意了。

「在整個溝通過程當中，患者家屬對我們非常信任，沒有質疑。看他們的表情，很有可能聽不懂，但能看出他們對我們很信任。」孫嗣國事後回憶說。

手術前的準備

在與賀琳琳父母溝通好後，唐都醫院骨科醫生和3D列印中心工程師就開始著手準備。

人的脊柱有一個正常的生理曲度。李曉祥經過測算後，對工程師提出生理弧度的需求。他們設計了一個防滑槽，增加上下接觸的面積，降低下沉率，讓這個假體能盡量穩定。此外，在假體上設計一些固定孔，可以將這個假體固定在脊椎上。

「設計者和工程師之間的溝通，主要就是針對臨床需要什麼，技術上能不能實現。這個工作難度挺大的，僅設計過程就用了將近兩周的時間。」3D列印技術研究中心主任曹鐵生教授說，由於考慮到椎體的曲度曲面，還有生理角度，他們需要用軟體模擬出來以後，做力學模擬分析。

第一次溝通分析的時候，醫生和工程師計劃把椎體兩邊封口列印，然後直接植入。第二次溝通分析的時候，又認為應該將骨質連接起來，在手術當中準備植入的時候，在鈦合金椎體中空結構中增添人工骨，以便將來和真的骨頭相互連接，然後吻合。

兩個星期中，醫生和工程師進行了7次溝通和商討，訂了4次方案，才把最終方案確定下來。方案定下來後，3D列印技術研究中心為賀琳琳開通了綠色通道，僅僅用了3天時間，就將椎體列印了出來。

唐都醫院骨科醫生在為賀琳琳做手術。/梁沐攝

創新帶來奇蹟

1月5日，賀琳琳被推進手術室，為了這個手術，唐都醫院骨科的醫生用了一個月時間來準備。

手術進行了4個小時。首先要把腫瘤切掉，但手術過程中的出血是一個非常大的問題。一個小女孩術中出血量如果達到1000毫升至2000毫升，可能就會致命，所以手術前醫生們就在考慮，怎麼控制她術中的出血量。為此，他們查閱了大量的文獻和案例，發現最有效的方法就是提前做栓塞。即從大腿根穿一根導絲，到達椎體腫瘤的位置。再做造影，看是哪一根血管給這個腫瘤供血，然後將給腫瘤供血的那一根或幾根血管提前做栓塞。術前醫生準備了2200毫升的血漿，因為當時預計她的出血量大概會在2000毫升。手術過程中，小女孩的出血量大概有1000毫升，可以說栓塞做得很成功。

做完手術回到病房，賀琳琳從麻醉狀態中清醒過來以後，聽到孫嗣國告訴她明天就可以下床走路時，她「哇」的一聲就哭了起來。此前，她已經在床上躺了大約有兩個月的時間，她一度以為自己再也走不了路了。

1月19日下午，在住院病房見到賀琳琳的時候，她躺在病床上和家人有說有笑。為了向大家展示手術的效果，她主動下床在病房走廊上走了一圈。大概50米的樓道，她走得小心翼翼，雖然步伐不大，但看起來和正常人走路沒什麼大的區別。

「對我們來說，這就是個奇蹟。」賀琳琳的爸爸激動地說，從來到唐都醫院到現在孩子能下床走路，整個過程中，所有醫務人員都盡心儘力，讓他們非常感動。

為了感激骨科的大夫們，賀琳琳的爸爸特意製作了4面錦旗，分別贈給了唐都醫院骨科、骨科主任、主治醫生、住院醫生。

「他看起來想給我們骨科每個人都送一面錦旗。」孫嗣國笑著說，這是唐都醫院首次將3D列印材料植入人體負重區域，在西北地區是首例。現在，賀琳琳走路已經不存在問題了，她還可以進行一些正常的活動。

「半年之後，她就可以跑步了。」孫嗣國信心十足。

1月25日，從唐都醫院獲悉，賀琳琳已經出院了，她和父母在23日下午就坐上了回家的列車。

180頁3D列印行業應用白皮書（2017）

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