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劉忠軍用3D打印撐起“中國脊梁”
作為北京大學(xué)第三醫(yī)院的骨科主任,今年是劉忠軍從醫(yī)的第35年,。35年的踏實(shí)和勤奮,,不僅使他成為了脊柱腫瘤治療領(lǐng)域的國際知名專家,還是我國骨科3D打印植入物臨床研發(fā)與應(yīng)用方面的開拓者,。他帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì),,應(yīng)用3D打印技術(shù),在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中成就了多項(xiàng)“世界第一”,,其中全球首發(fā)的金屬3D打印人工椎體,,更是讓國外同行,,頻頻贊奇。
我回國時(shí),,飛機(jī)上連一半乘客都不到
我出生在一個(gè)毫無醫(yī)學(xué)背景的家庭,,在北京西直門內(nèi)就近讀完小學(xué)、中學(xué),,1977年畢業(yè)時(shí),,趕上恢復(fù)高考,因?yàn)樯蠈W(xué)的時(shí)候性格很安靜,,喜歡數(shù)學(xué),,動(dòng)手能力強(qiáng),老師就推薦我報(bào)考了北京醫(yī)學(xué)院,,就是現(xiàn)在的北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部,畢業(yè)分配到北醫(yī)三院,。
當(dāng)時(shí)北醫(yī)三院的骨科已小有名氣,在全國最先用手術(shù)的方式,,治療頸椎病,,我雖心儀這個(gè)科室,但新建成的神經(jīng)外科,,更需要年輕的大學(xué)生,,按照醫(yī)院慣例,我在住院醫(yī)生階段,,把胸外科,、骨科、泌尿科,、麻醉科等輪轉(zhuǎn)一遍,,結(jié)果骨科又把我要了回去,最終真的成了骨科醫(yī)生,。
1988年,,赴美學(xué)習(xí),第二年9月回國時(shí),,正趕上國內(nèi)出國成風(fēng),,很多人出去之后就不想再回來了。當(dāng)年,,美國也恰巧出了一個(gè)特殊政策,,凡在那段時(shí)間申請綠卡的,沒有限制,,申請一個(gè)給一個(gè),。
當(dāng)時(shí)在美國的同學(xué),都勸我留下來,,但我特別想繼續(xù)做骨科醫(yī)生,,而這在美國難上加難,。我學(xué)的是醫(yī),如果離開這個(gè)職業(yè),,實(shí)在是個(gè)大浪費(fèi),。再說,當(dāng)時(shí)的美國,,好醫(yī)生已經(jīng)很多了,,并不缺我這一個(gè),但中國不是,,那年9月,,我按時(shí)回國的時(shí)候,飛機(jī)上連一半人都不到,。
現(xiàn)在回想起來,我仍覺得當(dāng)年的選擇是對的,。那一屆,,我的同學(xué)出去了一半,現(xiàn)在留在國內(nèi)的,,反倒一直在從事醫(yī)學(xué)專業(yè)方面的事業(yè),,出去的大多改了行,本來出去是雄心勃勃的要成就事業(yè),,最后卻只能為生存而戰(zhàn)了,。
后來,我經(jīng)常在美國,、英國,、加拿大學(xué)習(xí)研修,當(dāng)年國內(nèi)的設(shè)備,、技術(shù),、學(xué)術(shù)水平很低,就是因?yàn)榭吹竭@個(gè)差距,,才有動(dòng)力,。
孩子頸椎上,長了個(gè)惡性腫瘤
2014年5月,,來了個(gè)病人,,是個(gè)1米8的學(xué)生,他和同學(xué)在踢足球的時(shí)候,,做了一個(gè)頭部頂球的動(dòng)作,,當(dāng)時(shí)沒有什么不適,到了第二天早晨,,脖子開始疼,,家人以為睡落枕了,,也沒在意,結(jié)果,,一個(gè)多月過去了,,“落枕”還沒好,甚至全身開始麻木了,,這才在山東老家的醫(yī)院做檢查,,結(jié)果發(fā)現(xiàn)是樞椎骨折。
樞椎骨折,,是指發(fā)生于第2頸椎椎弓峽部的骨折,。人的頸椎由7節(jié)組成,其中兩節(jié)上頸椎不僅形態(tài)特殊,,而且承擔(dān)著頸椎活動(dòng)范圍的50%,。上頸椎對應(yīng)的頸脊髓里,有心跳和呼吸中樞,,我們也稱它為“生命中樞”,,一旦受到損傷,人的呼吸和心跳馬上出問題,,人會(huì)立即死亡,。
現(xiàn)在,這種骨折主要見于外傷,,比如高速公路上的交通事故,,急剎車時(shí)的頸部過伸,或者高臺(tái)跳水的意外,,都可以引起高位的脊髓損傷,,甚至波及生命中樞而迅速死亡。
這個(gè)孩子傷的部位很特殊,,病情嚴(yán)重,,在我們這做了影像學(xué)檢查,高度懷疑樞椎部位的腫瘤,,再做穿刺活檢,,確診為“尤文氏肉瘤”,這是一種惡性程度很高的腫瘤,,而且轉(zhuǎn)移得很快,,手術(shù)切除是治療的關(guān)鍵。
但他腫瘤的位置很危險(xiǎn),,鄰近脊髓,、神經(jīng)、重要血管,手術(shù)難度很大,。過去國際通用的辦法是,,在一段鈦合金網(wǎng)籠中,填充一些骨質(zhì),,代替原來椎體,,但術(shù)后與鈦合金網(wǎng)籠相鄰的椎體,容易出現(xiàn)塌陷,,椎間高度難以維持,,給患者帶來極大痛苦。
我們決定對他的樞椎,,進(jìn)行前路和后路兩次手術(shù),,先慢慢剝離樞椎周圍的神經(jīng)、頸動(dòng)脈等重要結(jié)構(gòu),,最終到達(dá)癌變部位,,將被惡性腫瘤侵蝕的樞椎,全部清除干凈,,再將通過3D打印技術(shù)制造的人工椎體,,放在了第一和第三椎體之間,并用鈦合金螺釘將其固定,,手術(shù)就這樣順利完成了。
之所以敢這樣嘗試,,因?yàn)橹?,我們?D打印脊柱植入物方面研究探索已經(jīng)4年了,已經(jīng)有相關(guān)文章在世界頂級的脊柱外科學(xué)雜志發(fā)表過,,這個(gè)手術(shù),,應(yīng)該是世界首例應(yīng)用3D打印的人工定制樞椎,作為脊椎外科內(nèi)植物,,進(jìn)行脊椎腫瘤治療以后的穩(wěn)定性重建的,,手術(shù)1個(gè)多月后,這個(gè)孩子是自己走出北醫(yī)三院大門的,。
3D打印技術(shù)讓我們成了“世界第一”
3D打印技術(shù)在骨科的應(yīng)用,,一直是我魂?duì)繅衾@的事兒。3D打印的理念,,形成于19世紀(jì),相關(guān)技術(shù)在20世紀(jì)逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),,到了21世紀(jì),才真正意義上獲得應(yīng)用和推廣,。在整個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里,,由于骨科的專業(yè)特點(diǎn),與3D技術(shù)特點(diǎn)吻合度較高,3D打印在骨科專業(yè)范圍內(nèi)的應(yīng)用較早,,也被推動(dòng)得較快,。
脊柱的腫瘤手術(shù),首先要把腫瘤切掉,。人類的脊椎骨骼形狀非常不規(guī)則,,傳統(tǒng)的制造手段植入后只能做到部分貼合,牢固性也大打折扣,。植入之后可能出現(xiàn)的松動(dòng),,在脊柱和神經(jīng)密切相關(guān)的部位,一點(diǎn)松動(dòng)就能給病人帶來極大的痛苦,,所以即便手術(shù)完成了,,但在日后的康復(fù)中會(huì)遇到很多問題。
說到3D打印技術(shù),,大家都想到的是塑料做材料,,而在醫(yī)學(xué)上,尤其是骨科內(nèi)植物領(lǐng)域,,3D打印技術(shù)使用的材料,,是與人體高度相容的鈦合金,這樣就可以用3D技術(shù),,打印出與病人解剖結(jié)構(gòu)高度一致的鈦合金植入物了,。
還有一個(gè)好處是,人類的骨骼是有孔隙的,,這些孔隙為骨細(xì)胞的生長提供了空間,,3D打印的人工植入物,完全可做成與骨組織相似的孔隙,,這就為骨細(xì)胞的生長提供了可能,,促進(jìn)真骨與人工植入物的融合,在牢固性上有極大的優(yōu)勢,。
2010年到2013年,,我們進(jìn)行了十幾項(xiàng)用于脊柱外科的3D打印植入物研究,在羊身上進(jìn)行的動(dòng)物實(shí)驗(yàn),,結(jié)果令人滿意,。2012年的時(shí)候,人工髖臼,、頸椎椎間融合器和頸椎人工椎體,,這三項(xiàng)就正式進(jìn)入了臨床觀察。2012年12月,,一位54歲的女性頸椎病患者,,成為了世界上第一個(gè)在北醫(yī)三院接受3D打印頸椎植入物的受試者。
她當(dāng)時(shí)的手術(shù),需要連續(xù)切掉1節(jié)上頸椎和3節(jié)下頸椎,,在沒有3D技術(shù)的過去,,這種大跨度的頸椎切除后重建手術(shù)世界罕見,可施行手術(shù)的醫(yī)院,、醫(yī)生,,世界上也寥寥無幾,借助3D技術(shù),,我們成了世界第一,。
從“追隨者”變?yōu)椤耙I(lǐng)者”
到了2014年,我們完成了世界首例應(yīng)用3D打印技術(shù)治療寰樞椎惡性腫瘤,,就是前面那個(gè)樞椎腫瘤的男孩子,。2016年,又完成了世界首個(gè)3D打印定制五節(jié)長達(dá)19厘米脊椎植入手術(shù),,這個(gè)病人姓袁,,出院7個(gè)月后來復(fù)診,他告訴我,,他已經(jīng)可以每天接送孩子上幼兒園,,可以開車,騎自行車,,還能做些家務(wù),。
2010年至2011年間,我們設(shè)計(jì)研發(fā)了早期的3D打印產(chǎn)品,,包括用于髖關(guān)節(jié)置換的髖臼杯,、用于頸椎椎間盤切除后的椎間融合器和人工椎體,其中,,髖臼杯在2015年,,被國家食品藥品監(jiān)督管理總局(CFDA)批準(zhǔn),,成為注冊產(chǎn)品,,迄今國內(nèi)已應(yīng)用上千例,2016年,,3D打印椎間融合器,,又獲CFDA批準(zhǔn)臨床應(yīng)用。
大家總覺得看病貴,,其中一個(gè)重要原因是,,過去幾十年中,我們醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步,,很大程度上是靠引進(jìn)國外技術(shù),,高端醫(yī)用設(shè)備和器材更是國外產(chǎn)品一統(tǒng)天下,這些高端產(chǎn)品的費(fèi)用使廣大患者難以承受,以骨科手術(shù)為例,,70-80%以上的錢,,花在醫(yī)用耗材上。國產(chǎn)產(chǎn)品價(jià)格雖然低一些,,但目前采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品相對低端,,患者不情愿接受。
創(chuàng)新性醫(yī)療產(chǎn)品改觀這種格局,,具有我們自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國內(nèi)產(chǎn)品,,可以同時(shí)具備價(jià)格優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢,以我們自主研發(fā)的3D打印髖關(guān)節(jié)臼杯產(chǎn)品為例,,進(jìn)口的臼杯是3萬,,國產(chǎn)3D打印臼杯僅僅是1萬,國產(chǎn)臼杯上市以來已使用超過2500例,,取得很滿意的療效,,而且,我們的國產(chǎn)創(chuàng)新性產(chǎn)品一旦走入市場,,國外產(chǎn)品感到壓力,,往往會(huì)主動(dòng)降價(jià),中國的病人就受益了,。
掌握了3D打印技術(shù)的臨床應(yīng)用研究,,就掌握了新一輪全球醫(yī)療科技競爭的戰(zhàn)略主動(dòng)權(quán),可以使我國的醫(yī)學(xué),,從過去只是緊跟著世界醫(yī)療科技發(fā)展新方向,,變?yōu)橐I(lǐng)世界醫(yī)療科技,有點(diǎn)像“彎道超車”的出其不意,。
我是外科出身,,但不迷戀手術(shù)
雖然是拿手術(shù)刀出身,但我一點(diǎn)都不迷戀手術(shù),,我甚至夢想有一天,,外科醫(yī)生徹底放下手術(shù)刀,不再用這種無奈和有創(chuàng)的方式,,切除腫瘤,。從現(xiàn)在的醫(yī)療水平看,外科手術(shù)雖然有效,,但與之相伴的創(chuàng)傷,、出血,和對病人的精神磨難實(shí)在太大了,!
說到這一點(diǎn),,我在人大會(huì)上也提過,,為了更好地治病救人,要提倡自體血的回輸,,因?yàn)榧怪中g(shù)經(jīng)常需要輸血,。與此同時(shí),我也想提醒年輕的同行:不要過多為自己手術(shù)技藝或技能的提高而沾沾自喜,,應(yīng)當(dāng)投入更多精力追求脊柱腫瘤治療的微創(chuàng)化和無創(chuàng)化,,拋棄手術(shù)刀或許才是外科醫(yī)生的最高境界。
當(dāng)醫(yī)生的,,必須懷惻隱之心,,看到脊柱腫瘤患者痛苦、絕望的表情,,就不能容忍他們坐以待斃,。“我們常講,,醫(yī)生要把病人當(dāng)上帝,,其實(shí)病人也把醫(yī)生當(dāng)上帝。如果能把他們的病治好,,他們真會(huì)拿你當(dāng)救命恩人,,做醫(yī)生,必須擔(dān)起救死扶傷的責(zé)任,,對得起病人的這份信任和期待,!”
一次急剎車引起的“絞刑架骨折”
急剎車能引起癱瘓!這個(gè)說法并非聳人聽聞,,因?yàn)榧眲x車可以使頸部像鞭子一樣劇烈揮動(dòng),,由此引起的“揮鞭傷”,如果傷及頸椎最關(guān)鍵部位,,確實(shí)可以致癱甚至致死,。
人的頸椎由7節(jié)椎骨垂直連接組成,其中最上面兩節(jié)被稱為寰椎和樞椎,。這兩塊椎骨與其他的頸椎相比顯得很“特別”:
第一頸椎就是寰椎,,這是一塊沒有椎體的椎骨,看起來更像一個(gè)骨質(zhì)的圓環(huán),,與其他椎體相比,,寰椎顯得非常單薄,。
第二頸椎是樞椎,,它雖然有椎體,但它的椎體與其他椎骨圓柱形的椎體不同,,呈上細(xì)下粗的圓錐形,。
它們之間的連接方式也與其他椎骨不同,,寰、樞椎之間沒有椎間盤,,它們之間靠韌帶連接,,所以活動(dòng)范圍很大。
寰椎直接通過小關(guān)節(jié)與頭顱連接,,好像在尖塔頂上支撐了一個(gè)又大又沉的球體,,正是這種結(jié)構(gòu),讓人的頭部可以在一定范圍內(nèi)上下左右自由轉(zhuǎn)動(dòng),,不過,,同時(shí)也讓寰樞椎成為整個(gè)頸椎中最不穩(wěn)定也最脆弱的那個(gè)支點(diǎn)。過去用絞刑處死囚犯時(shí),,繩子借助的,,就是這個(gè)薄弱環(huán)節(jié)這個(gè)部位的骨折,在過去,,又被稱為“絞刑架骨折”,。
如果頭部受到瞬間暴力的撞擊,如摔傷,、撞傷,、砸傷,或者是急剎車時(shí),,頸椎連接著頭部,,會(huì)發(fā)生鞭子一樣的猛烈甩動(dòng),此時(shí),,位于“鞭子”末梢的頭與頸椎連接處的寰樞椎,,就非常容易發(fā)生韌帶斷裂、關(guān)節(jié)脫位,。
由于寰樞椎的錐孔內(nèi),,有為大腦供血的最大動(dòng)脈分支——椎動(dòng)脈,更有脊髓在其中穿行,,寰樞椎脫位往往會(huì)壓迫這些重要血管神經(jīng),,帶來嚴(yán)重后果,而且它的嚴(yán)重癥狀卻往往在寰樞椎損傷后很久才顯現(xiàn)出來,,這讓寰樞椎脫位成為了致殘甚至致死的定時(shí)炸彈,。
寰樞椎全脫位,多因寰椎橫韌帶斷裂,,或因樞椎的齒狀突骨折引起,,除了局部頸痛,活動(dòng)受限,,頭頸歪斜外,,還可引起較為嚴(yán)重的神經(jīng)脊髓壓迫癥狀,。如四肢麻木,無力,,肌肉萎縮,,走路踩棉花感,大小便功能障礙,,甚至癱瘓等,。最為嚴(yán)重的后果是,高位脊髓的生命中樞受到壓迫可引起呼吸心跳停止,,患者死亡,。
臨床上,經(jīng)常有頸肩部疼痛,、斜頸,、手腳麻木、眩暈耳鳴的患者,,被診斷為頸椎病但按照一般頸椎病治療并不見效,。在跑了許多大小醫(yī)院,X光,、CT,、核磁等影像學(xué)資料裝了一大袋后,卻還是飽受折磨,。其實(shí)這些患者很可能得的不是一般頸椎病,,而是頸椎病中一種兇險(xiǎn)的類型——寰樞椎脫位。
劉忠軍,,全國人大代表,,主任醫(yī)師,教授,,博士生導(dǎo)師,,現(xiàn)任北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科主任、脊柱外科研究所所長,。AO國際脊柱外科學(xué)會(huì)中國理事會(huì)主席,、中國康復(fù)醫(yī)學(xué)會(huì)脊柱脊髓專業(yè)委員會(huì)主任委員、中國醫(yī)師學(xué)會(huì)骨科醫(yī)師分會(huì)副會(huì)長,、中華醫(yī)學(xué)會(huì)骨科分會(huì)委員,。(北醫(yī)三院 仰東萍)
編輯:趙彥
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