脊柱腫瘤致椎體嚴重破壞

35歲的男性患者黃某，5個月前雙下肢不明原因出現疼痛、麻木、無力等癥狀，且癥狀逐漸加重，僅能緩慢行走。在南方醫科大學南方醫院脊柱骨科進行相關檢查后診斷為：骨巨細胞瘤合并動脈瘤樣骨囊腫，相應層面椎管狹窄，壓迫脊髓，導致胸12椎體及其附件骨質破壞。

據了解，骨巨細胞瘤是一種侵襲性腫瘤。其在我國的發病率僅次于骨軟骨瘤和骨肉瘤，居骨腫瘤發病榜第3位;絕大多數骨巨細胞瘤患者年齡在20歲～40歲，病變常發生在長骨的骨端，常見于股骨下端、脛骨上端與橈骨下端，呈溶骨性，脊柱上比較少見。動脈瘤樣骨囊腫又稱良性骨動脈瘤，是具有侵襲性的骨病損;60%～75%發生于股骨上端、椎體和附件，主要表現為局部腫痛，靠近關節時出現運動障礙，侵犯胸腰椎可以出現疼痛和下肢萎縮，大小便失禁甚至截癱;多發生于10歲～20歲年齡段的人群。

南方醫科大學南方醫院脊柱骨科副主任醫師鄭明輝介紹，骨巨細胞瘤合并動脈瘤樣骨囊腫很少見。腫瘤對該患者骨組織的破壞造成椎體強度下降，椎體高度丟失，繼而出現腰背部疼痛癥狀，同時部分腫瘤組織突破進入椎管，造成脊髓、神經受壓，患者有雙下肢感覺、運動減退癥狀進行性加重。

該科集合全科及相關科室力量詳細評估討論后，為患者制訂了全麻下行全椎體切除、椎體置換的手術治療方案。然而，用現有脊柱內固定產品的標準無法匹配病人的生理參數，且易出現內植入物下沉，繼而出現釘板系統斷裂可能。為解決這個難題，治療團隊決定根據患者情況，特制一個人工椎體。

設計了20余種框架結構

研究團隊根據病人脊柱的CT掃描數據，為患者的脊柱建立了精準的3D圖像。根據這個圖像，設計出屬于病人的個性化植入物，并進行3D打印。為了使個性化定制的人工椎體與病人椎體間更好地融合，研究團隊設計了20余種承受荷載的框架結構，數十種骨小梁拓撲結構，圓柱形、腎形、笑臉型、香蕉型等10余種外形及大小，組合達上千種。

經過數百次修改、模擬、再修改及測試篩選，結合該患者為單節段椎體破壞，并且位于胸12(胸腰段)，治療團隊選擇了一體化結構、12面體骨小梁拓撲結構、原始椎體、75%孔隙率的人工椎體。

據了解，治療團隊通過患者術前脊柱CT，同時應用“逆向形技術”獲取臨近椎體終板形態作為人工椎體的上下面，這樣可以讓人工椎體與患者脊柱骨界面完全貼合，提高其接觸面積、降低內植入物與骨界面應力，減少甚至避免終板骨折、人工椎體下沉。

“人工椎體堅強的內部框架結構支撐力，能夠通過人工椎體輕松承載人體上半身重量，不僅恢復脊柱整體高度，同時提高脊柱整體穩定性，減少脊柱內固定松動和斷裂的風險。”最后，在手術團隊和設計團隊的共同努力下，手術取得圓滿成功，患者術后3天便可自由下地。

整個流程可控制在兩周

鄭明輝介紹，脊柱腫瘤、脊柱嚴重爆裂性骨折等所致椎體嚴重破壞的病患，其治療方法主要為全椎體切除術，該手術會嚴重破壞脊柱生物力學的穩定性，凡是施行全椎體切除術者，均需要重建脊柱穩定性，即在切除的椎體處植入人工椎體，傳統的人工椎體并非針對患者的個性化設計，而是早已按型號機器加工設計好的，大小或不匹配。若人工椎體上下面與人體的椎體不能完全接觸，受力不均勻，易出現終板骨折、內固定下沉，嚴重影響其支撐力度，達不到理性的遠期效果。而3D打印個體化制備的置入物進行組織缺損的修復，可以大大提高外科手術的精確性與安全性。

該3D打印仿生人工椎體/間盤一體化植入物已擁有自主知識產權，達到國際領先水平。鄭明輝表示，通過3D打印仿生人工椎體的設計，團隊摸索了一套優化流程，可以將從患者獲取病變椎體參數開始到最后個性化3D打印仿生人工椎體完工控制在兩周左右