医院内3D打印新高度：马德里医院植入全球首个模拟骨骼力学行为的钛合金假体

一个38岁的男人，左腿胫骨长了一颗高级别骨肉瘤。
马德里格雷戈里奥·马拉尼翁大学综合医院没有给他截肢，而是设计并植入了一个世界上首个个性化超材料骨假体。
手术后快一年，他没有感染，也没有相关并发症，膝关节的对线和活动度都保住了，很多时候连拐杖都不用。

这个假体由医院里的先进规划与3D制造部门（UPAM3D）设计制造，用的钛合金，在医院内部通过3D打印完成。
肿瘤外科医生负责安装，开发团队来自格雷戈里奥·马拉尼翁健康研究所和马德里理工大学。

为什么非要自己打印？因为市场上没有任何植入物能在保全腿部的同时不损害膝关节的活动能力。
这个假体用到的超材料结构，灵感来自航天技术。内部是毫米级杆件，既有骨骼的形态，也有骨骼的功能。
它不是在替代骨头，而是在模仿骨头。它能吸收机械载荷，周围骨组织不会因为长期不用而变弱。
整个部件只有300克重，却能承受超过500公斤的重量。

另外，团队还在假体里填了松质骨。松质骨来自医院自己的骨与骨腱组织库，移植物和金属结构交织在一起，帮助骨整合和固定。
手术过程没有并发症，术后影像检查也证实了各个部分贴合良好。

这位患者之前有过感染，胫骨的骨密度下降得很严重。这样的骨骼根本撑不住传统植入物。
所以团队决定做个个性化装置，不光要贴合解剖结构，还要适应这条腿实际运动里的受力。
他们先用放射影像，建了一条健康腿的数字孪生。在这个模型上模拟行走、爬楼梯、绊倒时胫骨承受的力。
然后逐点计算假体内部晶格要怎么排，把重量精准传到骨骼还能受力的地方。连固定螺钉的朝向，都选在骨质量最好的地方。
整个手术用毫米级精度提前规划好了。

这个案例出来的时间点很有意思。西班牙的公立医院开始把3D打印当成一种经过认证的制造活动，而不是实验室里的新鲜玩具。
马德里还有一家十月十二日大学医院，它的先进设计与3D打印技术部门（UTADI 3D）刚成为西班牙第一个拿到UNE-EN ISO 13485:2018标准双重认证的公立部门，认证覆盖定制医疗设备的设计和制造。
也就是说，这个部门能做的已经从放疗模具扩大到了更多个性化患者装置。现在它给医院33个服务科室提供支持，还加入了卡洛斯三世健康研究所协调的国家参考网络。
正式认证加上底层技术，正让西班牙医院从打印原型，走向制造直接用在病人身上的装置。

在骨科肿瘤学里，标准植入物一直逼着医生在三样东西之间做取舍，活动度、贴合度、耐用性。
现在手术团队越来越多地直接用CT和MRI扫描来设计装置，从第一步就匹配每位患者的骨骼几何、载荷分布，还有肿瘤切除后留下的缺损。

这种做法在其他地方已经有过不错的结果。
中国广西医科大学附属医院用带网状补片的定制钛假体，在2018年到2021年之间给五名桡骨远端巨细胞瘤患者做了治疗。假体贴合每个人的解剖结构，韧带附着、关节稳定性、早期腕关节活动度都有改善。
印度马尼帕尔医院也干过类似的事。他们给一个胸骨和肋骨被大肿瘤破坏的患者做了CT扫描，设计了一个个性化的3D打印钛胸骨，切除后整个替了上去。

格雷戈里奥·马拉尼翁医院这个超材料假体，比前面几个例子又往前走了一步。
它不光是复制了骨头缺损后的形状，连骨头在受力时的力学行为，也一起复制了。