用3D打印撐起中國脊梁

從世界首例3D打印的人工定制樞椎，到世界首例3D打印人工椎體，劉忠軍帶領團隊在骨科領域，攻克了一個又一個世界難題。2017年5月6日，在第六屆“首都十大健康衛(wèi)士”推選活動頒獎典禮上，評委會對他的頒獎詞是：他從小就夢想當一名臨床醫(yī)生，如今他超越夢想，成為了最好的骨科醫(yī)生之一。他勤思考，善探索，才有了骨科與3D打印技術必然的相遇，為脊柱腫瘤患者帶來了希望。

30多年來，將3D打印技術與骨科完美結合的劉忠軍，到底有著怎樣的從醫(yī)經歷和深刻感悟？接下來，讓我們來聽聽骨科大咖劉忠軍的心路歷程。

我回國時，飛機上連一半乘客都不到

我出生在一個毫無醫(yī)學背景的家庭，在北京西直門就近讀完小學、中學。1977年畢業(yè)那年，趕上恢復高考。因為上學時性格很安靜，喜歡數學，動手能力強，老師就推薦我報考了北京醫(yī)學院，就是現在的北京大學醫(yī)學部。畢業(yè)后，我分配到北京大學第三醫(yī)院。

當時北醫(yī)三院的骨科已經小有名氣，是中國率先用手術方式治療頸椎病的科室之一。我雖心儀這個科室，但新建成的神經外科更需要年輕的大學生。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、麻醉科等輪轉一遍。結果，骨科又把我要了回去。就這樣，我成為了一名骨科醫(yī)生。

1988那年，我赴美學習。第二年9月回國時，正趕上國內出國成風，很多人出去之后就不想再回來了。當年，美國也恰巧出了一個特殊政策：凡在那段時間申請綠卡的，沒有限制，申請一個給一個。

當時在美國的同學，都勸我留下來。但是，我特別想繼續(xù)做骨科醫(yī)生，而這在美國難上加難。我學的是醫(yī)，如果離開這個職業(yè)，實在是個大浪費。再說，當時的美國，好醫(yī)生已經很多了，并不缺我這一個，但中國不是。那年9月，我按時回國的時候，飛機上連一半人都不到。

現在回想起來，我仍覺得當年的選擇是對的。那一屆，我的同學出去了一半?，F在留在國內的，一直在從事醫(yī)學專業(yè)方面的事業(yè)，而出去的大多改了行。本來出去是雄心勃勃地要成就事業(yè)，最后卻只能為生存而戰(zhàn)了。

后來，我經常在美國、英國、加拿大學習研修。當年國內的設備、技術、學術水平很低，而就是因為看到這些差距，我更有了奮斗的動力。

那個孩子的頸椎上，長了個惡性腫瘤

2014年5月，科室里來了個病人，是個身高1米8的學生。他在和同學踢足球時，做了一個頭部頂球的動作。當時并沒有什么不適，到了第二天早晨，他脖子突然開始出現疼痛。家人以為是睡覺落枕了，也沒在意。結果，一個多月過去了，“落枕”還沒好，甚至全身都開始麻木了。他這才去山東老家的醫(yī)院做檢查，結果發(fā)現是樞椎骨折。

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，而且承擔著頸椎活動范圍的50%。上頸椎對應的頸脊髓里，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，人會立即死亡。因為這種骨折以前最多見于被施絞刑的人，他們就是因此斃命的，所以又稱絞刑架骨折。現在，這種骨折主要見于外傷，比如高速公路上的交通事故，急剎車時的頸部過伸，或者高臺跳水的意外，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。

這個孩子傷的部位很特殊，病情嚴重。我們?yōu)樗隽擞跋駥W檢查，高度懷疑樞椎部位有腫瘤。經過穿刺活檢，確診為尤文氏肉瘤。這是一種惡性程度很高的腫瘤，而且轉移得很快，手術切除是治療的關鍵。

但是，他腫瘤的位置很危險，鄰近脊髓、神經、重要血管，手術難度很大。過去國際通用的辦法是，將一段鈦合金網籠中，填充一些骨質，代替原來的椎體。但術后與鈦合金網籠相鄰的椎體，容易出現塌陷，椎間高度難以維持，會給患者帶來極大痛苦。

于是，我們決定對他的樞椎，進行前路和后路兩次手術。先慢慢剝離樞椎周圍的神經、頸動脈等重要結構，最終到達癌變部位，將被惡性腫瘤侵蝕的樞椎全部清除干凈，再將通過3D打印技術制造的人工椎體，放在第一和第三椎體之間，并用鈦合金螺釘將其固定。

手術就這樣順利完成了。

之所以敢做這樣的嘗試，是因為在之前，我們在3D打印脊柱植入物方面的研究探索已經4年了。并且，也已經在世界頂級的脊柱外科學雜志發(fā)表過相關文章。這個手術，應該是世界首例應用3D打印的人工定制樞椎，作為脊椎外科內植物，進行脊椎腫瘤治療以后的穩(wěn)定性重建的例子。令我們自豪的是，手術一個多月后，這個孩子自己走出了北醫(yī)三院的大門。

3D打印技術使我們成了世界第一

3D打印技術在骨科的應用，一直是我魂牽夢繞的事。

3D打印的理念形成于19世紀，相關技術在20世紀逐漸變?yōu)楝F實。到了21世紀，才獲得了真正意義上的應用和推廣。在整個醫(yī)學領域里，骨科由于它的專業(yè)特點，與3D技術吻合度較高。因此，3D打印在骨科專業(yè)范圍內的應用較早，推動得也較快。

脊柱上長了腫瘤，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。植入之后可能出現松動，在脊柱和神經密切相關的部位，一點松動就能給病人帶來極大的痛苦。所以，即便手術完成了，患者在日后的康復中也還會遇到很多問題。

說到3D打印技術，大家都想到的是以塑料做材料。而在醫(yī)學上，尤其是骨科內植物領域，3D打印技術使用的材料，是與人體高度相容的鈦合金。這樣就可以用3D技術，打印出與病人解剖結構高度一致的鈦合金植入物了。

還有一個好處是，人類的骨骼是有孔隙的，這些孔隙為骨細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，這就為骨細胞的生長提供了可能，促進真骨與人工植入物融合，在牢固性上有極大的優(yōu)勢。

從2010年到2013年，我們進行了十幾項用于脊柱外科的3D打印植入物研究，在羊身上進行的動物實驗結果令人滿意。2012年的時候，人工髖臼、頸椎椎間融合器和頸椎人工椎體，這三項就正式進入了臨床觀察。

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在北醫(yī)三院接受3D打印頸椎植入物的受試者。

她當時的手術，需要連續(xù)切掉1節(jié)上頸椎和3節(jié)下頸椎。在沒有3D技術的過去，這種大跨度的頸椎切除后重建手術世界罕見，可施行手術的醫(yī)院、醫(yī)生，世界上也寥寥無幾。可以說，借助3D技術，我們成了世界第一。

從“追隨者”變?yōu)椤耙I者”

到了2014年，我們完成了世界首例應用3D打印技術治療寰樞椎惡性腫瘤，就是前面那個樞椎腫瘤的男孩子。

2016年，我們又完成了世界首個3D打印定制五節(jié)長達19厘米的脊椎植入手術。這個病人姓袁，出院7個月后來復診，他告訴我，他已經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。

2010年～2011年，我們設計研發(fā)了早期的3D打印產品，包括用于髖關節(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，成為注冊產品，迄今國內已應用上千例。2016年，3D打印椎間融合器又獲CFDA批準臨床應用。

大家總覺得看病貴，其中一個重要原因是，過去幾十年中，我們醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展和進步，很大程度上是靠引進國外技術，高端醫(yī)用設備和器材更是國外產品一統天下。這些高端產品的費用使廣大患者難以承受，以骨科手術為例，70%～80%以上的錢，花在醫(yī)用耗材上。國產產品價格雖然低一些，但目前采用傳統工藝生產的產品相對低端，患者不愿接受。

創(chuàng)新性醫(yī)療產品改變了這種格局，具有我們自主知識產權的國內產品，可以同時具備價格優(yōu)勢和技術優(yōu)勢。以我們自主研發(fā)的3D打印髖關節(jié)臼杯產品為例，進口的臼杯是3萬，國產3D打印臼杯僅僅是1萬。國產臼杯上市以來已使用超過2500例，取得了很滿意的療效。而且，我們的國產創(chuàng)新性產品一旦走入市場，國外產品感到壓力，往往會主動降價，中國的病人就受益了。

掌握了3D打印技術的臨床應用研究，就掌握了新一輪全球醫(yī)療科技競爭的戰(zhàn)略主動權，可以使我國的醫(yī)學，從過去的緊跟著世界醫(yī)療科技發(fā)展新方向，變?yōu)橐I世界醫(yī)療科技發(fā)展新方向，有點像“彎道超車”的出其不意。

我是外科出身，但一點都不迷戀手術

雖然是拿手術刀出身，但我一點都不迷戀手術，我甚至夢想有一天，外科醫(yī)生徹底放下手術刀，不再用這種無奈和有創(chuàng)的方式切除腫瘤。從現在的醫(yī)療水平看，外科手術雖然有效，但與之相伴的創(chuàng)傷、出血，和對病人的精神磨難實在太大了！

我也要提醒年輕的同行，不要過多地為自己手術技藝或技能的提高而沾沾自喜，應當投入更多精力追求脊柱腫瘤治療的微創(chuàng)化和無創(chuàng)化，拋棄手術刀或許才是外科醫(yī)生的最高境界。

當醫(yī)生的，必須懷有惻隱之心，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)生要把病人當上帝，其實病人也把醫(yī)生當上帝。如果能把他們的病治好，他們真會拿你當救命恩人。做醫(yī)生，必須擔起救死扶傷的責任，對得起病人的這份信任和期待。（仰東萍整理）

劉忠軍，全國人大代表，主任醫(yī)師，教授，博士生導師，現任北京大學第三醫(yī)院骨科主任、脊柱外科研究所所長。AO國際脊柱外科學會中國理事會主席、中國康復醫(yī)學會脊柱脊髓專業(yè)委員會主任委員、中國醫(yī)師協會骨科醫(yī)師分會副會長、中華醫(yī)學會骨科分會委員。擅長脊柱外科各種疾病的診治，重點為脊柱退行性疾?。i椎病、腰椎滑脫、腰椎管狹窄等）、脊柱腫瘤、脊柱畸形、創(chuàng)傷的診治及微創(chuàng)手術的開展，尤以脊柱疑難病癥的手術治療見長。

劉忠軍，1982年12月畢業(yè)于北京醫(yī)學院（現北京大學醫(yī)學部）醫(yī)學系，獲學士學位。1988年8月至1989年9月在美國學習脊柱外科臨床與實驗研究。1991年9月至1992年11月在英國研修臨床脊柱外科，1992年晉升為副主任醫(yī)師及副教授，并擔任骨科副主任職務。1997年任北京大學第三醫(yī)院骨科主任醫(yī)師，1999年擔任骨科主任及脊柱外科研究所所長，2004年至現在擔任北京大學第三醫(yī)院大外科主任。