3D打印技术助力脊柱外科发展

西安交通大学医学部副主任、原西安交大二附院院长贺西京教授长期从事脊柱外科临床诊疗工作，在可动人工椎体研发与临床应用研究、脊柱生物力学研究以及细胞移植治疗脊髓损伤临床应用研究与相关临床基础研究等方面取得了诸多创新成果。

一、3D打印个性化人工颈椎研发
在颈椎病的临床诊治中，贺西京教授通过长期临床随访发现植入颈椎钛笼的患者中有高达90%的椎体塌陷率，严重的椎体塌陷可导致术后颈部顽固性疼痛、颈部活动受限、颈椎畸形等一系列严重影响患者正常生活和工作的并发症。

相关临床及生物力学研究发现，传统钛笼在设计制造上的不足是造成钛笼植入后椎体塌陷的重要原因：一是传统钛笼与椎体的接触面积过小，几乎是有限的点接触，致使椎体终板受力不均匀;二是传统手术依赖术中修剪的钛笼、两端难以与上下椎体的终板形成密切的贴合。根据不同患者的颈椎解剖学特征，利用3D打印技术，加工“个性化钛笼”，为解决传统钛笼的上述两点不足提供了有效途径。

依据每个患者自身的颈椎解剖参数，借助计算机辅助软件设计与相应终板接触面积更大、贴合更加紧密的“个性化钛笼”，能让融合颈椎节段获得更加稳定的生物力学环境。

贺西京教授自2015年9月起开展使用金属3D打印技术加工的个性化人工钛笼用于颈椎手术椎体结构的重建，该3D打印个性化钛笼与上下椎体终板接触面积更大、钛笼高度与患者颈椎解剖结构更加相衬。术后X线检查发现“个性化钛笼”与患者的颈椎上下终板紧密贴合。目前经过200余例的临床应用，随访资料证实钛笼塌陷等并发症发生率约为10%，较传统钛笼植骨手术的塌陷发生率(约90%)显著下降。同时对于上颈椎畸形患者，还设计了一款经口咽入路，金属3D打印前路寰枢椎融合钛板，患者术后疗效佳。

二、可动人工颈椎(人工椎体–椎间盘复合体)研发
贺西京教授团队针对颈椎融合技术现有的问题和研究需求，提出了椎体次全切术后可动人工椎体–椎间盘复合体植入、重建椎体运动单位功能的理念。结合目前已日臻成熟的金属3D打印技术，设计出一种既能重建颈椎稳定性且保留椎间运动的非融合颈椎假体，即人工椎体–椎间盘复合体(可动人工颈椎假体)，并进行了深入的生物学安全性、稳定性、摩擦学特性、组织相容性等研究验证了可动人工颈椎假体的安全性及有效性。

该假体解决了融合术导致颈椎运动丧失的问题，可预防邻近节段退变的发生，提高患者的生活质量。可动人工颈椎假体的研制，能够成功重建颈椎稳定性，保留椎间活动，降低邻近节段应力及活动度，且能长期维持颈椎生物力学的稳定性。目前已成功实施1例可动人工颈椎关节置换术，该项技术据权威机构检索为国际首例。并且，本研究课题“3D打印技术重建脊柱脊髓功能的临床应用与相关研究”于2017年荣获陕西省科学技术一等奖。

三、人工寰椎齿状突关节研发
对于上颈椎而言，传统寰枢椎融合术式使颈椎大部分旋转功能丧失，影响患者的生活质量。因此如何保留寰枢椎的功能被国内外众多专家学者提出。实现这一目标需要应用非融合技术。而近些年发展的非融合技术——颈椎人工椎间盘因寰枢椎的特殊结构无法应用。因此，将针对寰枢椎结构特点而研发特殊结构的寰枢椎可动假体以满足寰枢椎非融合技术的需要是解决问题的关键。

因为结构特殊，位于上颈椎，位置隐蔽，毗邻结构复杂，所以对于假体的结构设计提出了更高的要求。贺西京教授团队在长期大量的临床治疗上颈椎疾患的基础上，从脊柱非融合理论入手，应用仿生学原理，设计了与寰齿关节功能相仿的人工关节，并设计了一套完善的手术方案，在经口寰枢椎减压手术的同时，行人工关节置换，保留寰枢关节的旋转功能，恢复颈椎旋转活动度，同时能够达到稳定的目的，提高患者生活质量。人工关节多存在磨损、骨把持力弱等缺点，在体内经常出现疲劳断裂、内置物周围骨吸收、内植物松动等并发症。

通过对3D打印的人工寰齿关节材料表面进行处理，使人工关节植入活体后能够把持力更大，提高假体的使用时间，减低甚至消除患者进行二次手术的几率。该项目前期已经进行了人尸体标本研究及颈部直立动物犬及山羊的人工寰齿关节置换研究，研究结果证实，所设计的人工寰齿关节基本符合正常生理状态颈椎的活动度，并具有良好的生物相容性。

四、自体嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤研究
贺西京教授团队通过实现对嗅粘膜嗅鞘细胞的扩增和纯化，建立一套简单、科学、实用的应用鼻窦镜获取患者自体嗅粘膜的方法，并实现了嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤技术的标准化。自体嗅鞘细胞移植取材来源方便充足，患者易于接受，不存在应用胚胎组织或异体组织的道德、伦理和法律问题以及免疫排斥反应，有望成为脊髓损伤新的有效治疗方法。该研究课题“脊柱脊髓损伤相关疾病的细胞保护、功能恢复及治疗关键技术”于2013年获陕西省科学技术一等奖。

专家简介
贺西京博士，主任医师、博导，西安交通大学医学部副主任，西安交通大学二附院原院长。国家临床重点专科学科带头人、陕西三秦学者创新团队学科带头人。兼任中国医院协会常务理事、中国卫生信息学会电子病历与医院信息化委员会副主委、国际神经修复学会副主委、中国医师协会神经修复专业委员会主任委员、中国医师协会骨科康复专委会副主委、中国医药生物技术协会3D打印技术分会副主任委员、中国康复医学会常务理事、中国残疾人康复协会脊髓损伤康复专业副主委、中华医学会陕西分会骨科专委会副主委、脊柱专委会副主委、中国康复医学陕西分会会长等。

贺西京教授长期从事脊柱外科临床诊疗工作，擅长颈椎的前、后路手术，胸腰椎全脊柱截骨治疗重度脊髓压迫与畸形手术，主持应用嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的临床及机理研究、上颈椎非融合方法减压固定的探索与研究以及人工颈椎前路可动固定的临床前期研究。承担国家及省部级课题20余项，其中主持国家自然科学基金项目4项，获陕西省科学技术进步一等奖2项、二等奖3项。获国际、国内发明专利等20余项、发表学术论文470余篇，其中SCl收录17余篇，培养博士后、博士、硕士研究生140多名。

来源：焦点科技成果