劉忠軍:3D打印在骨科應用的開拓者

sunbet申博平台

劉忠軍:3D打印在骨科應用的開拓者

3月1日上午aaaa,2018年北京科技獎勵大會在北京會議中心舉行aaaa。sunbet申博平台第三醫院劉忠軍教授領導的“三維印刷鈦骨科植入物臨牀應用及關鍵技術開發”項目獲頒aaa。 “2018年北京科技獎一等獎”aaa。該項目的完成單位aaa,sunbet申博平台第三醫院aaaaa,北京愛康醫療設備有限公司和sunbet申博平台自2010年以來一直致力於共同開發金屬3D打印(EBM)技術aaaa,擁有完全自主知識產權權利和創新概念aaa。擁有國際先進水平的鈦合金金屬骨小樑(TTM)系列骨科植入式醫療器械aaaaa,並深入研究多孔金屬骨植入材料與骨組織界面的整合aaa,同時推動中國3D打印醫療應用整個產業鏈的發展aaaaa。

3D打印技術如何進入骨科領域aaaa? 3D打印鈦合金整形外科植入物的臨牀應用是什麼aaa?它給患者帶來了什麼好處aaa?十年磨刀aaaa,對於3D打印技術的創新應用aaaa,項目負責人劉忠軍的鮮爲人知的經驗和情感是什麼aaa?關於上述問題aaaa,本報記者採訪了劉忠軍教授aaaa。

進入3D打印領域:醫生責任感使然

3D打印的概念起源於19世紀後期aaaa,相關技術出現在20世紀90年代中期aaa,直到21世紀它才被真正應用和推廣aaaaa。該技術使用數字模型文件通過使用諸如粉末金屬或塑料的可粘合材料的逐層印刷來構造對象aaaaa。 3D打印的工作方式與普通打印相同aaa。它只是通過計算機控制逐層疊加“打印材料”aaaa,最後將計算機上的圖形數據轉換爲三維立體對象aaa。在早期aaaa,3D打印機經常用於模具製造和工業設計製作模型aaaaa,然後逐漸用於某些產品的直接製造aaa。

劉忠軍說aaaa,他進入3D打印領域是偶然的aaaa,不可避免的aaaa。作爲醫生aaaa,有責任不斷改善患者的治療aaa。 1987年畢業於北京醫學院(現sunbet申博平台醫學院)後aaaaa,劉忠軍作爲骨科醫師進入sunbet申博平台第三醫院aaaa,後來到美國aaaa,英國aaaaa,加拿大進行訪問和學習aaaaa, 1999年aaaaa,他一直從事骨科領域的臨牀治療和研究aaa。他曾擔任骨科主任和脊柱外科研究所所長aaa。訪問和留學的經歷使他清醒地意識到國內外的差距以及外國醫生的思考和行動aaa。這些經歷激勵了他很多aaaa,並激勵他始終考慮他的目標和方向aaaa。

劉忠軍教授與3D打印模型.jpg

劉忠軍和3D打印模型

據劉忠軍介紹aaaaa,此前的3D打印主要是由塑料等非金屬材料製成aaaa。 2008年之前和之後aaaa,出現了能夠印刷金屬的設備aaaaa。在早期aaaaa,它主要是工業應用aaaaa,例如在航空航天工業中印刷一些異形件aaaaa。由於鈦合金與人體高度相容aaaa,因此在醫學領域aaaaa,尤其是整形外科中已使用多年aaaa。骨科的專業特點也符合3D打印的技術特點aaa。因此aaaa,自2009年以來aaaaa,sunbet申博平台第三醫院將3D打印技術引入骨科領域aaaa。在早期aaaaa,它主要生產一些模型和教具aaaaa。真正開始考慮開發3D打印鈦合金骨科植入物的機會於2010年出現aaaa。此前aaaa,北易三元與北京愛康醫療器械有限公司有長期合作aaa。愛康醫療主要生產人工關節產品aaaaa,以及符合中國人解剖結構的局部人工關節aaaa。 2010年aaaaa,在幾位骨科醫生的建議下aaaaa,Ikon Medical推出了瑞士專利的鈦合金3D打印設備aaaaa。該公司的工作人員聯繫了醫生並計劃開始聯合手術aaaa,以探討合作的可能性aaaa。 “我們的骨科多年來一直致力於脊柱腫瘤的治療aaa。與此同時aaa,我們遇到了一些麻煩aaaaa。例如aaa,如果我們想徹底清除腫瘤aaaaa,就不可避免地要去除脊柱aaaa。如何修復脊柱成爲一個亟待解決的問題aaaa。國際方法由鈦網支撐(即一些骨折填充在鈦合金籠中以取代原來的椎體)aaaaa,但是與鈦網相鄰的椎體容易塌陷aaaa,椎間隙的高度難以維持aaaa。患者疼痛很大aaaaa,這種方法恢復時間長aaaa,至少3個月aaa,通常一年的長期或因此aaaaa,如何改善脊柱植入術可以使其在術後早期得到很好的固定aaaa。並且儘快完成骨結構重建已成爲脊柱外科手術的強烈需求aaaaa,“劉中軍說aaa。

艾康醫療推出的3D打印設備吸引了劉忠軍的注意aaaaa。他敏銳地意識到3D打印鈦合金整形外科植入物可以解決他長期關注的問題aaa。因此aaa,他邀請工程師到醫院爲醫生講課aaa,解釋3D打印過程aaa。 “只要計算機設計完成aaaa,它就可以通過3D打印機打印出來aaa。這只是解決了對整形外科植入物形狀特異性的需求aaa。”劉忠軍拿了模型並進一步解釋aaaa。 “例如aaa,寰樞椎體的形狀非常不規則aaaa。在傳統工藝中很難形成特殊的形狀結構aaaaa,因此植入物和相鄰的椎體只能部分貼合aaa,並且堅固性大大降低aaa。 3D打印可以形成各種個性化植入物aaa。“讓劉忠軍鼓舞人心aaaa,3D打印人造椎體有一個特殊的優勢:“3D打印鈦合金椎體可以設計成像海綿狀的微孔結構aaaaa,類似於人體骨骼中的骨小樑aaaaa,使鄰近的正常椎體骨細胞你可以成長並最終實現兩者的整合aaaaa,並且穩健性大大提高aaaa。“

北京醫科大學第三醫院骨科和艾康醫學迅速達成共識aaaaa。整形外科醫生和公司的工程技術人員組成了一個研究小組aaaaa,共同開發3D打印鈦合金整形外科植入物aaaaa。研究小組建立了一個月度定期會議系統aaaa,該系統至今已舉行aaa,並已舉行了60多次定期會議aaa。

自主創新aaaa,開闢中國骨科3D打印植入物臨牀應用新紀元

劉忠軍拿起一個臀杯模型說:“關於2010年aaaa,國外最早的3D打印植物是髖臼杯aaaa。我們同時啓動了髖臼杯aaaaa,人工頸椎椎體和椎體間融合器aaaa。研究aaaaa。 “自2010年以來aaaa,劉忠軍帶領團隊爲脊柱外科進行了十幾項3D打印植入研究aaaa。劉忠軍說aaa,動物實驗結果令人滿意aaaa。將3D打印的人造椎體植入綿羊的頸椎後aaaaa,從成像檢查和硬組織切片觀察骨融合aaaaa。生物力學測試表明人造椎體的力學穩定能量也隨着植入時間的增加而增加aaaa。通過生物安全性測試後aaa,經國家食品藥品監督管理局批准aaaa,3D打印的整形外科植入物從2012年開始進入臨牀觀察階段aaaa。 “2015年7月aaa,3D打印的人工髖臼杯獲得了國家食品藥品監督管理局的批准aaaaa。 2016年5月aaaa,3D打印人工頸椎椎體和椎間融合器被國家食品藥品監督管理局批准aaaaa。到目前爲止aaaaa,我們已經開發出所有這三種產品都獲得了註冊證書aaa。“劉忠軍自豪地說道aaaa。

據瞭解aaaaa,3D打印的人工髖關節產品是國家食品藥品監督管理局首批註冊的3D打印人體植入物aaaa。該成果實現了高端髖關節植入物的國產化aaaa,生產技術達到國際先進水平aaaa。 3D打印人造椎體是世界上第一個金屬3D打印人體植入物aaa,已達到國際領先水平aaa。

劉忠軍在手術中將3D打印植入物植入患者體內.jpg

劉忠軍在手術過程中將3D打印植入物植入患者體內

除了上述標準化產品的開發外aaa,劉忠軍還特別介紹了3D打印個人定製人工椎體的臨牀應用aaa。雖然國家尚未制定個性化定製醫療器械的規定aaa,但在臨牀應用中可能會面臨醫療糾紛aaaaa,但劉忠軍說:“個別定製人工椎體對疑難病人的需求強烈aaaaa。我們只能與患者討論aaaaa。它用於患者批准的情況aaaaa。到目前爲止aaaaa,整個過程一直很順利aaaaa,這一突破對臨牀治療具有重要意義aaaaa。“劉忠軍在世界上首次應用3D打印手動定製關節治療寰樞椎惡性腫瘤aaa。 aaa。談到這次行動aaaa,劉忠軍還記得aaa。 2014年aaaaa,一名12歲的患者明浩被診斷患有尤因氏肉瘤aaa,癌症部位位於關鍵軸線aaaaa。在7月18日和31日兩次手術後aaaaa,明浩被惡性腫瘤完全清除aaa。劉忠軍在寰椎和第三椎體之間放置了3D打印鈦合金人工定製的樞軸aaaaa,並使用了鈦合金aaa。螺釘固定aaaa,操作順利完成aaa。 8月18日aaaa,肖明浩親自走上了北醫第三醫院的大門aaaaa。如今aaaaa,第三醫院北醫院已經完成了十幾例3D打印手動定製關鍵種植體aaaa。

劉忠軍說aaa,採用創新的3D打印鈦合金骨科植入物aaaaa,結合創新的手術方案aaaaa,可以實現疾病的精確和個性化治療aaaaa,一方面有效治療過去難以治療的疑難疾病aaaa,另一方面許多常見疾病的療效已顯着改善aaa。他提到了一個特殊的罕見案例aaa。—— 2016年aaaaa,患有惡性脊索瘤的病人袁先生前往北醫院接受治療aaa。腫瘤已經侵蝕了他的五個脊柱aaa,包括三個胸椎和兩個腰椎aaaa。在這種情況下aaa,除了通過手術切除腫瘤之外別無選擇aaaaa。然而aaa,在移除病竈後修復大跨度骨缺損是一個大問題aaa。在過去aaaaa,面對這樣一個困難的病人aaa,醫生只能說:“不幸的是aaa,我們沒辦法治療它aaaaa。”但藉助3D打印技術aaaaa,醫生將不再無助aaaaa。爲了迴應袁先生的情況aaa,劉忠軍的團隊根據患者自身椎體的解剖結構定製了一個3D打印的微孔鈦合金人工椎體假體aaa。世界上第一個3D打印的多段胸腰段種植體在袁先生的脊柱上完成了19跨的大跨度支撐aaa,以取代完全切除的5個椎體aaaa。 “我們還在結構上任意設計金屬3D打印人工椎體aaaaa。我們在人工椎體假體上專門設計了4個椎弓根aaaaa,並將其與脊柱的後內固定結構連接起來aaaa。脊柱的穩定性aaaaa,使患者可以在術後早期起牀aaaaa。“劉忠軍解釋了袁先生人造椎體的模型aaaa。袁先生可以在手術後在腰下行走一個月aaa。手術後2個月aaaaa,他可以自由活動而不戴任何牙套aaaaa。 4個月後aaaa,他可以開車和騎車恢復正常生活aaaaa。他將在11個月後出去觀光aaaa。 aaa。手術後3個月aaaa,影像學檢查顯示假體末端周圍有更多的骨組織aaa。隨着時間的推移aaaa,假體周圍骨質纏繞的跡象變得越來越明顯aaaa,效果非常令人滿意aaaaa。

迄今爲止aaaa,定製的3D打印微孔鈦人工椎體已使20多名患者受益aaaaa。

大規模生產和應用具有自主知識產權的骨科3D打印植入產品後aaaa,將推動中國3D打印醫療應用產業鏈的全面發展aaaaa,打破國外高端醫療設備的壟斷aaaaa,減少患者的醫療費用aaaa,開闢中國骨科aaa。 3D打印植入物臨牀應用的新時代aaaa。

金屬3D打印在骨缺損修復重建領域大有作爲

作爲第三醫院北方醫院和第十一屆aaaa,第十二屆和第十三屆全國人民代表大會的主要外科主任aaaa,劉忠軍始終記得他的使命和社會責任aaa。如何緩解患者的病情aaaaa,減輕患者的經濟負擔aaaa,使患者從技術創新中受益aaaa,這是劉忠軍經常考慮的問題aaaaa。他認爲只有自主創新纔是我們的出路aaaaa。在醫學領域aaaa,創新應注重疾病的治療aaa,解決臨牀的實際問題aaaa。而3D打印技術確實是一項不錯的技術aaaaa,3D打印鈦合金工廠確實比傳統處理技術要好得多aaaa。

劉忠軍說aaaaa,獲獎項目是生產aaaa,學習aaaaa,研究aaa,多學科整合的一體化模式aaa。它不僅極大地促進了學科的發展aaa,也帶動了相關企業的發展aaaaa。過去aaa,中國的醫療器械主要是進口的aaaa,特別是複雜的高端產品aaaa,而國內的醫療器械主要是低端產品aaaa。從追趕的角度來看aaaa,這是非常困難的aaaaa,但3D打印技術爲我們提供了機會aaa,這是中國醫療器械行業超車的好機會aaaa。例如aaa,3D打印人造椎體的專利已出口到一些“一帶一路”國家aaaa。在價格方面aaaa,作爲最先進的創新產品aaaa,價格與傳統產品相同aaa,有些甚至更低aaa。我們的3D打印髖臼杯價格是國外同類產品的1/3aaaa。迄今爲止aaaaa,數以萬計的髖關節置換手術使用了3D打印的髖臼杯aaaa。這對提高中國企業在相關領域的競爭力具有重要意義aaaa。

談到3D打印技術在醫學中的應用前景aaa,劉忠軍非常樂觀aaaa。 “人體中有206塊骨骼aaa,可以使用3D打印技術aaaaa。”在他看來aaa,3D打印技術在解決由於損傷引起的巨大骨缺損方面具有至少兩個優點:首先aaaaa,它可以個性化骨缺損修復aaaaa。重建內部植物;第二aaaa,內部植物可以加工成微孔結構aaaa,用於骨組織的生長aaaa,使內部植物和相鄰的骨骼能夠實現有效的融合aaa,這對於整形外科疾病的治療至關重要aaa。

劉忠軍給患者及家屬講解手術過程.jpg

劉忠軍向患者及其家屬介紹了手術方法

據劉忠軍介紹aaaaa,傳統的骨缺損修復方法是骨組織移植aaa,最後通過鄰近的宿主骨與移植骨連接aaaaa,然後逐步取代骨移植完成骨修復和整合;或使用近年來開發的人造骨aaaa。 “(主要是羥基磷灰石aaaa,硫酸鈣和其他材料)aaaa。常規治療的一個缺點是aaaaa,對於大的骨缺損aaaaa,修復過程持續數月甚至數年aaaa,並且植入物的即時穩定性差aaaa,導致患者能夠在長期骨修復過程中aaaaa,正常生活和工作都會喪失aaaaa。此外aaaaa,用作骨修復材料的骨組織來源有限且有缺點aaaa。例如aaa,自體骨提取會給患者帶來新的創傷aaa,同種異體骨有疾病和感染aaa,人造骨骼的效果值得懷疑aaaa。

劉中軍團隊利用3D打印技術的優勢aaaaa,採用個性化定製的3D打印微孔鈦合金假體進行骨缺損修復手術aaa,療效顯着aaa。由於右股骨骨折和術後感染aaaaa,李先生的股骨中段形成了一個高達11釐米的骨缺損aaaa。北醫院第三醫院的骨科專家首先爲李先生進行了清創和骨膜誘導手術aaaaa,然後將一個定製的3D打印微孔鈦假體植入股骨缺損區域並用髓內釘固定aaaaa。患者術後4天可以走到地上aaa,手術後2個月恢復正常工作aaaa。

3D打印的鈦合金微孔植物可以直接有效地修復超過5釐米aaa,甚至超過10釐米的骨骼或肢體骨缺損aaaa。與傳統治療方法相比aaaa,3D打印植入物治療巨大的骨缺損aaaaa,其臨牀價值和理論指導價值具有劃時代的意義aaaa。

劉忠軍說:“3D打印技術的意義遠不止於此aaa。”未來aaaa,他們將對多孔金屬材料和骨組織界面的整合進行深入研究aaa,例如在金屬表面進行一些處理aaa,並在微孔中添加一些藥物aaaaa。促進骨組織的生長aaaaa,使內部植物和相鄰的骨骼迅速融合aaa。 “我們還想研究3D打印假體+治療功能的模式aaaaa,如微孔給藥aaa,抗骨質疏鬆aaaaa,抗腫瘤aaaa,抗結核等aaa。”

對於記者的問題“如何處理臨牀aaaaa,科研aaa,管理和引導學生的諸多問題”aaa,劉忠軍的回答是:全力以赴aaaa!

轉載本網文章請註明出處