脊椎植入物、關節(jié)植入物和創(chuàng)傷類植入物是骨科植入物中最主要的三個類別，在全球市場中脊椎植入物的市場規(guī)模僅次于關節(jié)植入物。

通常脊椎重建手術中使用的人工椎體植入物依賴于工廠的批量生產(chǎn)，不僅在制造的時間性和地點上具有局限性，并且由于制造的是標準化產(chǎn)品，在使用時還會增加手術的難度和風險，于是醫(yī)療行業(yè)開始對個性化脊柱植入物設計與制造方式進行研究與探索。以選擇性激光熔化和電子束熔融技術為代表的金屬3D打印技術，做為一種無需模具的數(shù)字化制造技術，憑借其在小批量定制化產(chǎn)品制造方面的優(yōu)勢，以及可實現(xiàn)植入物中仿生孔隙結構的優(yōu)勢，逐漸走進了脊椎植入物的制造領域。

國際上，在美國FDA近年來批準上市的3D打印植入物中脊椎植入物占有很大比例，例如，2016年陸續(xù)獲得FDA審批的Tesera?SC3D打印多孔鈦頸椎椎間融合器，4WEB的3D打印脊柱植入物，以及K2M公司兩款3D打印脊椎植入物。在國內，北京大學第三醫(yī)院骨科和北京愛康宜誠合作研發(fā)的金屬3D打印人工椎體已獲得中國CFDA的批準，這為3D打印脊椎植入物在國內獲得市場準入打開了良好的局面。利好的開始已經(jīng)有了，今后會不會有更多的3D打印脊椎植入物進入到市場中呢?在國內醫(yī)療機構所申請的3D打印脊椎植入物專利中了解到，國內已有多家醫(yī)療機構開展了對3D打印脊椎植入物設計和制造的研究，本期，我們參考深圳市第二人民醫(yī)院已獲得授權的個體化脊椎植入物專利，共同領略國內在這一領域的研究成果。

優(yōu)勢在于個性化及仿生孔隙結構

長期以來人工椎體、鈦網(wǎng)、自體骨、異體骨、骨水泥聯(lián)合前路鋼板和(或)后路椎弓根系統(tǒng)是脊柱重建的主要方式。但由于缺乏符合患者個性化的人工椎體，外科醫(yī)生需要在術中對病變節(jié)段進行測量從而設計出符合患者個體化的替代椎，這種方式無疑增加了手術的難度和風險。

醫(yī)療界對有助于外科醫(yī)生快速、安全、準確的進行脊椎重建手術的個體化脊椎植入物的需求越來越迫切，通過醫(yī)學影像和計算機輔助設計等數(shù)字化手段進行個性化設計，并通過金屬3D打印技術直接制造的個體化脊椎植入物的優(yōu)勢逐漸為被認可。

深圳市第二人民醫(yī)院從這個需求出發(fā)，利用CT三維重建、計算機輔助設計與制造技術(CAD/CAM)和3D打印等數(shù)字技術，在手術前通過對患者脊柱的三維重建，全面的了解疾病情況，運用計算機輔助技術輸出信息，選擇適合患者疾病的材料，并利用3D打印技術快速的打印出符合患者的個性化椎體。

獲取患者的數(shù)據(jù)是首要任務，具體方法是首先使用CT進行斷層掃描，然后對每層圖像進行選擇性編輯和漏洞處理，去除冗余數(shù)據(jù)，以及平滑處理，接下來使用3D設計軟件設計出包含病椎鄰近解剖結構的個體性化脊椎植入物三維模型,完成之后輸出可用于3D打印的.STL格式文件。制備植入物的3D打印技術為選擇性激光熔化技術，打印材料為彈性模量低、強度高、生物相容性好的鈦合金粉末材料。

用上述方式設計和制造的脊椎植入物除了具有高度定制化的優(yōu)點，還有一個優(yōu)勢是打印機將椎體塑形成多孔“蜂窩狀” 的結構，這些蜂窩狀的孔隙是一種人體骨骼的仿生結構，孔隙的大小是可控的，深圳第二人民醫(yī)院在設計和打印時將其大小控制在100um。這樣的仿生孔隙結構可以保證細胞在椎體內自由生長，促進植骨融合，它們還可以作為一個載體，在它們的內部放置骨形態(tài)發(fā)生蛋白，可以用來誘導骨細胞增殖分化，促進骨細胞生長則有利于患者的恢復。

對于3D打印植入物感興趣的朋友可以關注2017中國國際骨科內植物與生物材料大會暨展覽會和2017中國國際骨科技術與成果展，全面了解植入物行業(yè)的最新進展，植入物材料、制造技術和應用等產(chǎn)業(yè)上下游信息，從而對3D打印植入物市場有進一步的理解。

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