近日，唐都醫(yī)院胸腔外科收治了一例胸壁腫瘤患者，腫瘤位于左前胸壁，大小11cm ×11cm × 6cm，病理診斷肋骨肉瘤。由于腫瘤較大，手術(shù)完整切除后造成的胸壁缺損范圍巨大，若不能進(jìn)行有效的胸壁重建，患者術(shù)后很可能發(fā)生呼吸衰竭，甚至死亡。因此，患者在我省多家大型醫(yī)院就診后慕名來到唐都醫(yī)院胸外科。

近兩年中，我科室共開展了13例3D打印鈦合金胸肋骨的置換手術(shù)，該術(shù)式已成為了特色手術(shù)之一。但是鈦合金胸肋骨的彈性模量和屈曲強(qiáng)度與真實(shí)的胸肋骨的差距很大，難以形成合理的梯度強(qiáng)度，由此產(chǎn)生的應(yīng)力傳導(dǎo)容易在特殊外力作用下?lián)p傷周圍的正常器官。同時(shí)，鈦合金材料在后期影像學(xué)檢查中存在很大局限性，例如這些患者難以開展MRI檢查，在CT檢查中的偽影會產(chǎn)生強(qiáng)烈干擾等。一部分患者在鈦合金置換部位產(chǎn)生感覺異常等癥狀。 聚醚醚酮(PEEK)是目前國際上先進(jìn)的高分子植入材料，具有非常良好的生物相容性，同時(shí)耐熱等級高、耐輻射、耐化學(xué)腐蝕，抗沖擊性能和抗疲勞性能好。因此，PEEK材料是非常理想的非金屬植入物替代材料，國內(nèi)僅西安交通大學(xué)等少數(shù)幾家單位掌握了PEEK材料的3D打印技術(shù)。近期，在李小飛主任和曹鐵生教授的指導(dǎo)下，胸腔外科黃立軍副主任、王磊醫(yī)生等積極開展了PEEK植入物的臨床研究工作。該課題組聯(lián)合西安交通大學(xué)李滌塵教授課題組展開了合作，首先委托我院3D打印中心的楊冠英副主任等構(gòu)建了患者的3D打印胸廓模型，用于規(guī)劃術(shù)前手術(shù)方案;之后聯(lián)合西安交通大學(xué)賀健康、王玲教授等共同針對缺損的胸壁設(shè)計(jì)PEEK肋骨的模型，并進(jìn)行有限元分析，在充分分析了PEEK肋骨的力學(xué)性能之后采用熔融沉積技術(shù)(FDM)進(jìn)行打印。最終，黃立軍副主任、鐘代星和王磊醫(yī)生等共同完成了手術(shù)，術(shù)中切除了左側(cè)第2-5肋骨，胸壁缺損范圍達(dá)20cm × 15cm，并順利植入了3根PEEK肋骨進(jìn)行胸壁重建。
任何一項(xiàng)新材料和新技術(shù)的應(yīng)用都必須有充分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，為了檢驗(yàn)3D打印PEEK肋骨的生物毒性，該課題組委托北京醫(yī)療器械檢驗(yàn)所對其進(jìn)行毒性檢測。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，包埋有PEEK材料的肌肉組織未發(fā)現(xiàn)明顯的炎癥反應(yīng)。近兩年，我科室在3D打印工作方面先后獲得了第四軍醫(yī)大學(xué)軍事醫(yī)學(xué)提升計(jì)劃項(xiàng)目和唐都醫(yī)院臨床創(chuàng)新研究重大項(xiàng)目的支持，并通過了我院倫理委員會的倫理認(rèn)證。在充分評估了3D打印PEEK肋骨的力學(xué)強(qiáng)度、生物相容性、毒性反應(yīng)等指標(biāo)后，我們才敢于進(jìn)行臨床驗(yàn)證工作。結(jié)合術(shù)后影像學(xué)檢查，我們發(fā)現(xiàn)3D打印PEEK肋骨具有多項(xiàng)優(yōu)勢：1. PEEK肋骨的彈性模量和屈曲強(qiáng)度等與真實(shí)肋骨非常接近，從而避免了應(yīng)力傳導(dǎo)效應(yīng);2. PEEK肋骨質(zhì)量很輕，平均每根肋骨僅27克(切除的肋骨腫瘤重558克);3. PEEK肋骨韌性非常好，既能保證缺損胸壁的支撐強(qiáng)度，又能使局部胸壁獲得一定程度的活動(dòng)度;4.術(shù)后我們發(fā)現(xiàn)PEEK肋骨在X線片中不顯影、在CT中弱顯影，從而避免了影像學(xué)檢查中的偽影干擾。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，此例手術(shù)是國際首例3D打印PEEK肋骨的植入手術(shù)，標(biāo)志唐都醫(yī)院胸外科的3D打印工作從鈦合金時(shí)代進(jìn)入了PEEK時(shí)代。 (致謝：感謝本課題組楊春成博士、康建峰博士、趙峰博士、楊三虎醫(yī)生、許志國醫(yī)生、梁嘉赫、張澤凱、彭華元技師等在本次研究工作中付出的大量辛勤勞動(dòng))