刘忠军3D打印人工椎体 撑起“中国脊梁”

作为北京大学第三医院的骨科主任，今年是刘忠军从医的第35年。35年的踏实和勤奋，不仅使他成为了脊柱肿瘤治疗领域的国际知名专家，还是我国骨科3D打印植入物临床研发与应用方面的开拓者。他带领的研究团队，应用3D打印技术，在医学领域中成就了多项“世界第一”，其中全球首发的金属3D打印人工椎体，更是让国外同行，频频赞奇。

我回国时，飞机上连一半乘客都不到

我出生在一个毫无医学背景的家庭，在北京西直门内就近读完小学、中学，1977年毕业时，赶上恢复高考，因为上学的时候性格很安静，喜欢数学，动手能力强，老师就推荐我报考了北京医学院，就是现在的北京大学医学部,毕业分配到北医三院。当时北医三院的骨科已小有名气，在全国最先用手术的方式，治疗颈椎病，我虽心仪这个科室，但新建成的神经外科，更需要年轻的大学生，按照医院惯例，我在住院医生阶段，把胸外科、骨科、泌尿科、麻醉科等轮转一遍，结果骨科又把我要了回去，最终真的成了骨科医生。

1988年，赴美学习，第二年9月回国时，正赶上国内出国成风，很多人出去之后就不想再回来了。当年，美国也恰巧出了一个特殊政策，凡在那段时间申请绿卡的，没有限制，申请一个给一个。当时在美国的同学，都劝我留下来，但我特别想继续做骨科医生，而这在美国难上加难。我学的是医，如果离开这个职业，实在是个大浪费。再说，当时的美国，好医生已经很多了，并不缺我这一个，但中国不是，那年9月，我按时回国的时候，飞机上连一半人都不到。

现在回想起来，我仍觉得当年的选择是对的。那一届，我的同学出去了一半，现在留在国内的，反倒一直在从事医学专业方面的事业，出去的大多改了行，本来出去是雄心勃勃的要成就事业，最后却只能为生存而战了。后来，我经常在美国、英国、加拿大学习研修，当年国内的设备、技术、学术水平很低，就是因为看到这个差距，才有动力。

孩子颈椎上，长了个恶性肿瘤

2014年5月，来了个病人，是个1米8的学生，他和同学在踢足球的时候，做了一个头部顶球的动作，当时没有什么不适，到了第二天早晨，脖子开始疼，家人以为睡落枕了，也没在意，结果，一个多月过去了，“落枕”还没好，甚至全身开始麻木了，这才在山东老家的医院做检查，结果发现是枢椎骨折。枢椎骨折，是指发生于第2颈椎椎弓峡部的骨折。人的颈椎由7节组成，其中两节上颈椎不仅形态特殊，而且承担着颈椎活动范围的50%。上颈椎对应的颈脊髓里，有心跳和呼吸中枢，我们也称它为“生命中枢”，一旦受到损伤，人的呼吸和心跳马上出问题，人会立即死亡。

现在，这种骨折主要见于外伤，比如高速公路上的交通事故，急刹车时的颈部过伸，或者高台跳水的意外，都可以引起高位的脊髓损伤，甚至波及生命中枢而迅速死亡。这个孩子伤的部位很特殊，病情严重，在我们这做了影像学检查，高度怀疑枢椎部位的肿瘤，再做穿刺活检，确诊为“尤文氏肉瘤”，这是一种恶性程度很高的肿瘤，而且转移得很快，手术切除是治疗的关键。

但他肿瘤的位置很危险，邻近脊髓、神经、重要血管，手术难度很大。过去国际通用的办法是，在一段钛合金网笼中，填充一些骨质，代替原来椎体，但术后与钛合金网笼相邻的椎体，容易出现塌陷，椎间高度难以维持，给患者带来极大痛苦。我们决定对他的枢椎，进行前路和后路两次手术，先慢慢剥离枢椎周围的神经、颈动脉等重要结构，最终到达癌变部位，将被恶性肿瘤侵蚀的枢椎，全部清除干净，再将通过3D打印技术制造的人工椎体，放在了第一和第三椎体之间，并用钛合金螺钉将其固定，手术就这样顺利完成了。

之所以敢这样尝试，因为之前，我们在3D打印脊柱植入物方面研究探索已经4年了，已经有相关文章在世界顶级的脊柱外科学杂志发表过，这个手术，应该是世界首例应用3D打印的人工定制枢椎，作为脊椎外科内植物，进行脊椎肿瘤治疗以后的稳定性重建的，手术1个多月后，这个孩子是自己走出北医三院大门的。

3D打印技术让我们成了“世界第一”

3D打印技术在骨科的应用，一直是我魂牵梦绕的事儿。3D打印的理念，形成于19世纪,相关技术在20世纪逐渐变为现实，到了21世纪，才真正意义上获得应用和推广。在整个医学领域里，由于骨科的专业特点，与3D技术特点吻合度较高，3D打印在骨科专业范围内的应用较早，也被推动得较快。脊柱的肿瘤手术，首先要把肿瘤切掉。人类的脊椎骨骼形状非常不规则，传统的制造手段植入后只能做到部分贴合，牢固性也大打折扣。植入之后可能出现的松动，在脊柱和神经密切相关的部位，一点松动就能给病人带来极大的痛苦，所以即便手术完成了，但在日后的康复中会遇到很多问题。

说到3D打印技术，大家都想到的是塑料做材料，而在医学上，尤其是骨科内植物领域，3D打印技术使用的材料，是与人体高度相容的钛合金，这样就可以用3D技术，打印出与病人解剖结构高度一致的钛合金植入物了。还有一个好处是，人类的骨骼是有孔隙的，这些孔隙为骨细胞的生长提供了空间，3D打印的人工植入物，完全可做成与骨组织相似的孔隙，这就为骨细胞的生长提供了可能，促进真骨与人工植入物的融合，在牢固性上有极大的优势。

2010年到2013年，我们进行了十几项用于脊柱外科的3D打印植入物研究，在羊身上进行的动物实验，结果令人满意。2012年的时候，人工髋臼、颈椎椎间融合器和颈椎人工椎体，这三项就正式进入了临床观察。2012年12月，一位54岁的女性颈椎病患者，成为了世界上第一个在北医三院接受3D打印颈椎植入物的受试者。

她当时的手术，需要连续切掉1节上颈椎和3节下颈椎，在没有3D技术的过去，这种大跨度的颈椎切除后重建手术世界罕见，可施行手术的医院、医生，世界上也寥寥无几，借助3D技术，我们成了世界第一。

从“追随者”变为“引领者”

到了2014年，我们完成了世界首例应用3D打印技术治疗寰枢椎恶性肿瘤，就是前面那个枢椎肿瘤的男孩子。2016年，又完成了世界首个3D打印定制五节长达19厘米脊椎植入手术，这个病人姓袁，出院7个月后来复诊，他告诉我，他已经可以每天接送孩子上幼儿园，可以开车，骑自行车，还能做些家务。

2010年至2011年间，我们设计研发了早期的3D打印产品，包括用于髋关节置换的髋臼杯、用于颈椎椎间盘切除后的椎间融合器和人工椎体，其中，髋臼杯在2015年，被国家食品药品监督管理总局(CFDA)批准，成为注册产品，迄今国内已应用上千例，2016年，3D打印椎间融合器，又获CFDA批准临床应用。

大家总觉得看病贵，其中一个重要原因是，过去几十年中，我们医疗行业的发展和进步，很大程度上是靠引进国外技术，高端医用设备和器材更是国外产品一统天下，这些高端产品的费用使广大患者难以承受，以骨科手术为例，70-80%以上的钱，花在医用耗材上。国产产品价格虽然低一些，但目前采用传统工艺生产的产品相对低端，患者不情愿接受。

创新性医疗产品改观这种格局，具有我们自主知识产权的国内产品，可以同时具备价格优势和技术优势，以我们自主研发的3D打印髋关节臼杯产品为例，进口的臼杯是3万，国产3D打印臼杯仅仅是1万，国产臼杯上市以来已使用超过2500例，取得很满意的疗效，而且，我们的国产创新性产品一旦走入市场，国外产品感到压力，往往会主动降价，中国的病人就受益了。

掌握了3D打印技术的临床应用研究，就掌握了新一轮全球医疗科技竞争的战略主动权，可以使我国的医学，从过去只是紧跟着世界医疗科技发展新方向，变为引领世界医疗科技，有点像“弯道超车”的出其不意。

我是外科出身，但不迷恋手术

虽然是拿手术刀出身，但我一点都不迷恋手术，我甚至梦想有一天，外科医生彻底放下手术刀，不再用这种无奈和有创的方式，切除肿瘤。从现在的医疗水平看，外科手术虽然有效，但与之相伴的创伤、出血，和对病人的精神磨难实在太大了!

说到这一点，我在人大会上也提过，为了更好地治病救人，要提倡自体血的回输，因为脊柱手术经常需要输血。与此同时，我也想提醒年轻的同行：不要过多为自己手术技艺或技能的提高而沾沾自喜，应当投入更多精力追求脊柱肿瘤治疗的微创化和无创化，抛弃手术刀或许才是外科医生的最高境界。当医生的，必须怀恻隐之心，看到脊柱肿瘤患者痛苦、绝望的表情，就不能容忍他们坐以待毙。“我们常讲，医生要把病人当上帝，其实病人也把医生当上帝。如果能把他们的病治好，他们真会拿你当救命恩人，做医生，必须担起救死扶伤的责任，对得起病人的这份信任和期待!”

来源：3D打印在线
延伸阅读：
北医三院骨科主任刘忠军：3D打印为患者带来福音
两会代表刘忠军：医疗3D打印要变跟跑为领跑