附属同济医院联手机械学院医工合作再“造”人工腿骨
发布时间:2024.07.09

来源:附属同济医院 编辑:张雯怡 浏览次数:

新闻网讯(通讯员 谢雪娇 记者 张雯怡)7月7日,28岁的高锐(化名)受益于再“造”人工腿骨,恢复了正常行走,顺利出院。同济医学院附属同济医院骨科副主任医师朱波团队与我校机械学院合作,历时近两个月,五次改版,自主设计、制作联轴器,成功用联轴器加固法为他再“造”人工腿骨。



十年前,18岁的高锐因左大腿下半部骨肉瘤前来同济医院骨科就诊,来院时,骨肉瘤已穿破骨头长至肌肉里。考虑到骨肉瘤是一种恶性程度极高的原发性肿瘤,按当时的治疗经验,一劳永逸的方法就是从大腿下半段截肢。对于年轻的高锐来说,截肢实在是过于残酷,接诊医生王建超主任医师与其家属商议良久后,决定用金属假体代替被切下来的腿骨和膝关节,既保住了高锐的腿,也不影响功能和美观。假体长80余厘米,包括大腿下段、膝关节和小腿上段,为了确保假体的稳定性和功能性,假体上下两端插入骨髓腔,用骨水泥填塞使其与腿骨相接。术后高锐恢复顺利,两条腿长度一样,功能上也正常,生活逐渐回归正轨。


今年2月,一次意外导致假体断裂,刺痛让高锐无法站立行走,只能依靠轮椅,他再次来到同济骨科求助。“最保险的方法是找到合适的零件,对大腿这部分的假体进行置换。”朱波在仔细查看高锐的影像学资料后,发现断裂点在大腿下半段的假体处。这需要将大腿段的假体取出来进行置换,但存在两个问题,一是假体深至股骨近端,需要人工把大腿骨劈开才能将填塞其中的骨水泥清理干净,骨质损失比较多。二是目前市面上没有类似型号的假体。“另一种方法就是全面翻修,将整个假体和连接件都换掉,换成3D打印的或者是目前有的假体,但手术切口约半米,对身体的创伤太大,同时也面临骨质损失的问题。”朱波说。为了寻求最佳方案,高锐及家人又辗转找到多家医院,得到的建议也多是全面翻修,甚至还有医院建议他截肢。


“我不想全面翻修更不想截肢,十年前同济就帮了我,这次同济一定还能帮我!”3月底,高锐又找到朱波。面对高锐及家人的信任,朱波团队决定两手准备,一边尝试找到合适的零件进行部分置换,一边继续琢磨有没有其他可行的方案,能尽可能地减少部分置换带来的损伤。团队尝试与旧假体供应商取得联系,却被告知该型号假体已停产且左腿假体零件已无存货,幸运的是,供应商还能找到部分右腿假体零件。团队商议后,决定把右腿的购买回来,与3D打印公司合作,试试看能不能用右腿假体模拟出合用的左腿假体来,为部分置换做准备。遗憾的是,由于需置换的组件中含有的一个活动铰链是由多种材料组合而成,多家3D公司都表示无法完全复制。3D打印进行部分置换的路又戛然而止。


“除了置换,我们就没有别的办法了吗?”朱波忍不住一遍又一遍问自己。“轴承断了有焊接或紧固件加强固定的方法,假体断了是不是也可以这样只对断处进行固定呢?”朱波决定试试不置换只加固的方案。由于直接焊接会因激光温度过高损伤周围组织,经过反复讨论和尝试,朱波团队决定将假体断裂处外套一个联轴器进行固定。这一方案虽然看似简单,但对联轴器的精度和强度都要求很高。


“最理想的情况就是联轴器与旧假体严丝合缝,固定后不仅能满足他的日常活动需求,还能尽可能地多用几年。”朱波表示,旧假体上段是弧面有棱由粗变细的棍状体,在高锐体内十年,已有部分磨损,单靠影像学难以保证精度。朱波团队通过对购置的右腿零件进行光学扫描,精度上可以相对减少误差。再对右腿零件进行镜像处理,得到左腿的3D打印模拟件,比照模拟件设计、制作联轴器。另外,团队还制作了一些厚度不同的弧形垫片,万一手术过程中发现精度上仍存在误差,可以用垫片进行调整。


“联轴器的强度也非常重要,要跟旧假体相匹配,受力要均匀,否则就算联轴器不断,其他假体位置也可能会再次断裂。”朱波团队与机械学院进行合作,对联轴器的强度进行多次测试。经过近二个月五次改版,联轴器终于通过了测试,强度和精度都符合预期要求。7月1日下午,历经4小时,手术成功,联轴器顺利固定住了高锐体内断裂的假体,手术切口约10厘米。术后不到20小时,高锐就能在助行器的帮助下短暂行走了,预计伤口恢复后,他就可以恢复正常生活了。


“除了联轴器这种方案,我们还在探索有没有更好的方案,目前正在攻克技术难关,希望能够早日有所突破,帮助更多像高锐这样的患者。”朱波说。

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