3D打印出的骨折部位模型

　　医生在3D打印的模型上模拟手术

　　楚天都市报讯 本报记者吕锐 通讯员黄冬香 聂文闻 摄影：通讯员张玮

　　近日，协和医院骨科专家用3D打印技术，打印出一名“右胫腓骨复杂骨折”患者的骨折部位模型，并进行模拟手术，随后在实际手术中驾轻就熟，只花费了45分钟时间就完成了一例复杂的骨折手术，大大节省了手术时间。这也是3D打印技术首次应用于我省创伤骨科手术。

　　●病例 大学生跌落致复杂骨折

　　昨日上午，记者在协和医院病房见到了19岁的骨折患者小军（化名）。小军阳光帅气，是武昌某高校大一学生，十一期间因在校担任大型节目主持而没回家。

　　10月5日晚，他独自回宿舍时，不慎掉入没有井盖儿的3米深下水道，顿时感到右脚剧痛，由于此时已经是晚上11点，他咬咬牙，顺着下水道里的一个梯子爬上地面。此时他只能靠左脚蹦跳着坚持往宿舍走，可是跳至一低洼处，他再次摔倒，此时小军再也无法站立起来。

　　无奈之下，小军拨通了辅导员的电话求助，随后被紧急送往附近医院，拍片显示其右胫腓骨复杂骨折，家人连夜将他送往协和医院。

　　该院创伤骨科刘国辉教授发现，小军伤情严重，右小腿明显肿胀畸形并且较左侧小腿缩短，其中还包括临床骨科中非常复杂的骨折类型即胫骨Pilon骨折。该类骨折手术中创伤较大，定位和复位骨折块难度较大，出血量较多，且术后易感染。

　　●诊治 打印骨折部位模拟手术

　　鉴于小军的伤情，如何缩短时间，降低风险成为手术的关键。

　　刘国辉决定，借助国际上先进的3D打印技术来做此复杂的骨折手术。在征得小军同意后，刘国辉将小军受伤右胫腓骨的CT扫描数据传输到3D打印设备，按照1:1的比例打印出完全相同的模型。刘国辉拿到了3D打印模型，便和同事们在实验室里进行预手术，即对模型进行术前模拟手术操作。在随后进行的实际手术中，刘国辉和其团队驾轻就熟，只花费了45分钟就顺利完成了手术，而往常此类手术需要90分钟，相比而言，减少了近一半时间。

　　刘国辉介绍，他们团队使用的3D打印机是自购的，费用5万元左右，像给小军打印骨折部位的这个模型，成本费用约1000元。“我们这个3D打印机比较初级，也很小，所以打印小军的这个模型，花了22个小时。”该团队一名专家介绍，若使用大型、高效的3D打印机，几个小时甚至几十分钟就能打印一个模型出来。

　　而据中新网10月13日报道，纽约长老会医院的埃米尔·巴查博士（Dr.Emile　Bacha）医生日前也使用3D打印的心脏模型救活了一名2周大婴儿，其原理和刘国辉手术方式如出一辙——这名婴儿患有先天性心脏缺陷，心脏内部有“大量的洞”。在过去，这种类型的手术需要停掉心脏，将其打开并进行观察，然后在很短的时间内来决定接下来应该做什么。而巴查医生则通过3D打印技术，在手术前制作出患儿心脏的模型，从而使他的团队可以对其进行检查，然后决定手术方式，结果，这名婴儿原本需要进行3-4次手术，而现在一次就够了。

　　●优势 手术时间缩短风险降低

　　除了能帮助医生提前模拟手术，以减少在实际手术中的耗时，3D打印技术还能为骨科医生及患者带来哪些好处呢？

　　刘国辉说，一般来说，骨科手术中大多需要为患者选择医用钛钢板、钛钢钉等置入物，由于这些置入物都是按一定规格批量生产，不能适应个体差异，因此过去骨科医生只能依靠经验在手术中选择规格最适合病人的置入物，或现场进行打磨，调整成较为合适的尺寸。

　　3D打印技术应用到手术中后，可以提前选择好、打磨好合适的钛钢板、钛钢钉，手术中直接使用，不仅能降低手术风险，还可提高手术效率。据刘国辉测算，借助3D打印技术，可以缩短近一半的手术时间。

　　刘国辉称，以小军这种骨折为例，传统手术治疗需行较大的手术切口，且术中容易出现损伤过多软组织，定位和复位骨折块难度较大，出血量较多，术后易感染等情况。

　　刘国辉介绍，采用3D打印技术，打印出1:1仿真局部骨折模型后，不仅可以帮助手术医师在术前对患者的骨折类型、损伤严重程度等有充分了解，还可对实际手术进行模拟演练；继而术中对骨折碎片迅速定位、复位更加精确、手术时间减短、术中出血少、术中操作简便、患者痛苦较小、手术效果更佳；术后患肢功能恢复较快，使患者可早日重返日常生活和工作岗位，从而减少了住院时间，为患者节约了费用。

　　记者了解到，术后，小军右小腿恢复了原有的长度，且功能恢复良好，一周后便可康复出院，重返校园。

　　●未来

　　打印器官或将用于移植

　　“我们目前通过3D技术打印的模型，仅能用于术前的模拟及准备，还无法打印可以直接置入患者体内的置入物。”刘国辉坦言，目前医学界使用的3D打印技术，因技术要求、打印原材料性能等方面的制约，还存在诸如打印速度慢、成本昂贵、材料还不能完全模拟人类器官组织的强度、刚度和柔韧度等特性，“因此无法直接打印一块骨骼、一个组织直接置入人体。”

　　但刘国辉及团队认为，随着3D打印技术及医学的飞速发展，未来3D打印出来的皮肤、骨骼、内脏等器官，一定可以直接置入人体，广泛应用于临床，造福更多的患者，特别是需要器官移植的患者，都将通过3D打印技术获益。

　　刘国辉认为，因为人体成年后骨骼的增长及退化趋缓，刚度比较固定，因此，3D打印的可以直接置入人体的骨骼，比3D打印的皮肤、肾脏等器官，必将更早投入临床使用，“我们认为，全球范围内3D打印的可以直接置入人体的骨材料，两年内即可广泛投入临床使用，而可以进行人体器官移植的3D打印器官，在未来10年内即有望投入临床实验，造福更多的患者。”刘国辉认为，到那个时候，医疗界使用的人造耳、人造血管、微型肝脏等医疗器械都不会再像现在这样流水线批量生产，而是一对一地“私人定制”——3D打印。

　　■链接

　　3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。