手术室直击人造膝关节置换:从削骨适"金"到"私人定制"

主刀医生王韶进在护士的配合下做术前准备。记者 杨春卫 摄

手术台上的各种器械。记者 杨春卫 摄

膝关节置换手术前，医生在为患者腿部进行彻底消毒。记者 杨春卫 摄

膝关节置换手术前，医生在为患者消毒。记者 杨春卫 摄

膝关节置换手术前医生在洗手消毒。记者 杨春卫 摄

膝关节置换手术前医生在洗手消毒，要清洗消毒到手臂肘部以上。记者 杨春卫 摄

医生在对安装上的人工膝关节进行固定。记者 杨春卫 摄

紧张的手术中。记者 杨春卫 摄

在主刀医生王韶进的带领下，3名手术助理医生配合默契。记者 杨春卫 摄

主刀医生王韶进带领手术助理医生实施手术中。记者 杨春卫 摄

主刀医生王韶进正在对患者的骨头进行“修整”以安装人工膝关节。记者 杨春卫 摄

4名医生2名护士配合默契、紧张有序。记者 杨春卫 摄

紧张的手术中。记者 杨春卫 摄

手术过程中，一名护士密切监控患者的各项生理机能数据。记者 杨春卫 摄

躺在手术台上的患者各项生理机能被密切监控。记者 杨春卫 摄

一名实习护士站在手术台边的参观区学习。记者 杨春卫 摄

一名实习护士站在手术台边的参观区学习。记者 杨春卫 摄

    特写

　　手术室直击人造膝关节置换：从削骨适“金”到“私人定制”

　　大众网济南12月31日讯（记者 马俊骥）明亮的无影灯、不断跳跃的计时数字、闪烁的心电图监控、一声声简洁有力的口令……这是12月5日，山东大学第二医院手术室里一台膝关节置换手术的场景，为了适应人造膝关节，主刀医生骨关节外科主任王韶进小心翼翼地对患者进行截骨，手术室里的每个人都捏着一把汗。不久前，王韶进所率医疗团队的一次尝试，首次将3D打印技术应用到了膝关节骨缺损的治疗中，对患者骨头“削削减减”有可能成为历史。

　　膝关节置换术类似安装人造牙冠，人造假体代替摩擦面

　　12月5日上午8：40，大众网记者来到山东大学第二医院骨关节外科的手术室，一场膝关节置换手术即将在这里进行。经过严格的消毒程序，大众网记者走进手术室，对手术进行了近距离直击。

　　手术主刀医生是山大二院骨关节外科主任王韶进教授，手术前，他向记者讲解了膝关节置换手术的原因和基本原理。王韶进告诉记者，健康的膝关节汇合处的表面是光滑柔韧的软骨，避免了骨的直接接触，使膝关节在活动时没有阻力和摩擦，也不会让人产生疼痛或者不适感。

　　“一旦膝关节发生病变，关节间隙变窄、关节面软骨磨损破坏、缺损变形就会引起患者疼痛，甚至影响日常活动，这个时候就需要进行人工膝关节置换手术。”王韶进说，人工膝关节置换术就是将病变的关节面用金属、聚乙烯等假体来替代，以此重建膝关节活动功能。

　　在膝关节置换手术中，医生要在患者大腿骨（股骨）的“下端”和小腿骨（胫骨）的“上端”分别安装钛合金或钴铬钼合金材质的人工股骨髁和胫骨平台，在胫骨平台上安装聚乙烯材质的胫骨垫片，以骨水泥进行固定，植入聚乙烯髌骨假体，以此模拟人体膝关节的构造功能。“有点像修牙的时候安装人造牙冠，用人造的假体替代关节原本的摩擦面。” 山大二院骨关节外科主治医师殷庆丰说。

　　记者直击膝关节置换手术，削骨适“金”紧张有序

　　上午9：00，麻醉师和护士完成术前准备，手术室内的气氛渐渐紧张起来，大家之间的交流被一句句简洁明了的短语甚至是眼神代替。为了保证手术的无菌条件，大众网记者被安排在手术室的“参观区”，并被告知“与手术台保持至少半米的距离”。

　　上午9：30，随着王韶进教授的一句“再次确认患者信息，确认麻醉平稳，开始手术”，3名助理医生和器械护士、巡回护士、麻醉师分工明确、配合默契、紧张有序。

　　在清理完相关的软组织后，王韶进开始在助理医生的协助下开始安装人工股骨髁和胫骨平台。记者注意到，人工股骨髁和胫骨平台根据大小规格分为不同的型号，医生要对患者的骨头进行“削减”并不断测量以确定适合型号的假体。

　　“假体要在保证关节活动度、稳定性、功能性和患者舒适度的前提下尽量减少患者的骨丢失。”手术助理医生刘胜厚告诉记者，要保证这些不仅仅需要假体“型号合适、安装到位”，对于假体安装的角度也有着严格的要求，医生必须具备丰富的经验才能做到“一刀准”。

　　大众网记者看到，在手术台上，每个型号的假体都对应着一个“试用版”-假体试模。根据测算，医生选择某个型号的假体，然后对患者的骨头进行“切削”修整，并将该型号的假体试模进行试安装，然后测试关节活动度、关节稳定性及下肢力线等。确定可以安装后，医生就会另取一枚该型号全新未拆封的“正式版”假体，为患者进行安装。

　　上午10：40，手术已经进行了1小时10分钟，主刀医生王韶进安装完胫骨垫片并用骨水泥固定好后略显疲惫地走下手术台，此后的清理缝合等工作将由手术助理医生和护士来完成。

　　骨缺损填充垫块易造成骨丢失，3D打印有望破解难题

　　刘胜厚告诉记者，膝关节置换手术是骨关节外科手术中比较成熟、常见的手术，一般需要2-3个小时就能完成，90%-95%的患者接受手术后人工关节使用寿命可达10-20年，少数患者因为其他疾病或者使用关节不当可能造成人工关节早期松动或者脱位，另外有1%左右的患者会受到术后感染的困扰，则需要做膝关节翻修手术。

　　“膝关节翻修手术往往需要再次对患者进行截骨，很容易造成骨缺损，需要植入骨缺损填充金属垫块。”殷庆丰告诉记者，每个人的骨骼形态都存在差异，传统的骨关节假体和植入物都是成批制造、固定型号的，因此很难做到与每个人匹配，在以往的手术中，需要对患者的骨骼进行“削削减减”，来适应假体，“造成患者进一步骨丢失，影响手术效果。”

　　“在刚才的膝关节置换手术中，也是需要修整患者的骨骼来适应假体，目前膝关节置换手术已经比较成熟，假体也比较适合人体构造，但是在膝关节骨缺损治疗中，缺损部位的形状是非常不规则的，用批量生产的垫块来治疗往往为了适应假体，要将很多健康的骨组织去除。”殷庆丰说。

　　如何使骨缺损填充金属垫块最大程度地适应患者的骨缺损情况，使患者骨丢失更少、手术难度和风险更低、手术效果更好、术后恢复更佳成为摆在每个骨关节外科医生面前的难题。

　　不久前，王韶进教授所率医疗团队的一次尝试，有望破解这一难题，其答案就是--3D打印。

　　“金属骨骼”量身定制，治疗方式成全国首例

　　在电影《十二生肖》中，主人公团队利用3维数据快速仿制圆明园兽首的情节让人印象深刻，那就是对3D打印技术的银幕演绎。

　　3D打印的专业术语叫做“增材制造”，是“快速成形技术”的一种，它以数字模型文件为基础，运用粉末状的金属或者塑料等可融合材料，逐层融合叠加，最终形成模型中设定的立体物。随着技术和设备的不断进步完善，3D打印已不像电影中演绎得那样神秘且遥不可及，3D打印技术已经走下银幕，被应用到现实医学领域。

　　“只要有了骨缺损部位的3维数据，利用3D打印技术就可以为患者‘量身打造’出适合他的‘金属骨骼’。”王韶进介绍说，在不久前的一次膝关节翻修手术中，他率领的医疗团队就对这一技术应用到膝关节骨缺损治疗中进行了尝试。

　　“患者膝关节置换术后感染经过一次翻修，形成大范围的骨缺损，膝关节几乎无法弯曲。”王韶进介绍说，如果用传统方式治疗，不但花费高，而且固定型号的内植物与骨缺损无法完全匹配，还要削骨适“金”，势必会造成进一步的骨丢失，“最好的治疗方式就是为他‘量身定制’植入物。”

　　在充分尊重患者知情权的基础上，征得患者同意，王韶进带领的医疗团队利用患者骨缺损部位的CT扫描资料建立数字模型，并使用3D打印技术得到了“个体化”的骨缺损填充金属垫块。

　　“手术十分顺利，术后2周患者就能自由步行，术后3个月，患者回访情况良好，患者十分满意。”王韶进教授说，这是国内首次将3D打印技术应用到治疗膝关节骨缺损当中。

　　3D打印垫块高度“仿生化”，推广仍需进一步努力

　　从王韶进出示的实物照片中，记者看到，两枚3D打印制作的骨缺损填充金属垫块通体灰色，呈不规则形状，一面略光滑、一面充满蜂窝状的孔隙，现在这两枚垫块已经在患者体内发挥作用。

　　“这两枚垫块是‘量身定制’的，所以跟批量生产的相比，形状不太规则。”王韶进介绍说，3D打印制作出来的垫块不仅“个体化”，而且“仿生化”。

　　“垫块光滑的一面像是人体骨骼的骨皮质，另一面疏松的孔隙像是骨松质，这跟人体骨骼的生理结构是高度相似的。”王韶进说，这些疏松的孔隙能够最大程度地允许人体的肌肉、骨组织“渗透”生长，与人体结合更加紧密，使患者更快更好地恢复。

　　王韶进告诉记者，只要有数字模型，3D打印就可以制作出传统工艺无法实现的复杂结构，“传统的垫块上也有孔隙，但是无法达到3D打印的这种效果。”

　　尽管在3D打印技术应用到骨关节疾病临床治疗中在理论和实践上都已经取得一定的进展，但是王韶进认为，3D打印制作的骨关节和假体真正大范围地应用到临床治疗还有很长一段路要走。

　　“要想大范围推开，技术和材料还需要进一步成熟普及，将费用降下来。”王韶进告诉记者，医院里目前还没有能够满足手术需求的3D打印机，需要与相关公司进行合作，“3D打印机的开机费用就在1万元左右，使用的钛合金粉末价格也很昂贵，我们对相关费用进行了减免，所以患者承担的费用与传统方式治疗的花费差不多。其实随着技术的进步，3D打印制作的假体完全可以做到比批量生产的还要便宜。”

　　除了费用问题，“量身定制”的骨关节假体和植入物还面临着医学伦理和医疗审批等方面的问题，“按照现有规定，所有用于临床手术的植入物必须通过国家卫生部门的审批，而审批周期短则3-5年，长则10年，期间需要完成大量的临床试验研究和行政审批手续。如果要大范围临床开展的话，不但需要临床医生的继续探索，也需要相关部门进行监管方面的简化和创新，以更好适应新技术的发展，为广大病患造福。”王韶进说。