用3D打印撑起中国脊梁

从世界首例3D打印的人工定制枢椎，到世界首例3D打印人工椎体，刘忠军带领团队在骨科领域，攻克了一个又一个世界难题。2017年5月6日，在第六届“首都十大健康卫士”推选活动颁奖典礼上，评委会对他的颁奖词是：他从小就梦想当一名临床医生，如今他超越梦想，成为了最好的骨科医生之一。他勤思考，善探索，才有了骨科与3D打印技术必然的相遇，为脊柱肿瘤患者带来了希望。

30多年来，将3D打印技术与骨科完美结合的刘忠军，到底有着怎样的从医经历和深刻感悟？接下来，让我们来听听骨科大咖刘忠军的心路历程。

我回国时，飞机上连一半乘客都不到

我出生在一个毫无医学背景的家庭，在北京西直门就近读完小学、中学。1977年毕业那年，赶上恢复高考。因为上学时性格很安静，喜欢数学，动手能力强，老师就推荐我报考了北京医学院，就是现在的北京大学医学部。毕业后，我分配到北京大学第三医院。

当时北医三院的骨科已经小有名气，是中国率先用手术方式治疗颈椎病的科室之一。我虽心仪这个科室，但新建成的神经外科更需要年轻的大学生。按照医院惯例，我在住院医生阶段，把胸外科、骨科、泌尿科、麻醉科等輪转一遍。结果，骨科又把我要了回去。就这样，我成为了一名骨科医生。

1988那年，我赴美学习。第二年9月回国时，正赶上国内出国成风，很多人出去之后就不想再回来了。当年，美国也恰巧出了一个特殊政策：凡在那段时间申请绿卡的，没有限制，申请一个给一个。

当时在美国的同学，都劝我留下来。但是，我特别想继续做骨科医生，而这在美国难上加难。我学的是医，如果离开这个职业，实在是个大浪费。再说，当时的美国，好医生已经很多了，并不缺我这一个，但中国不是。那年9月，我按时回国的时候，飞机上连一半人都不到。

现在回想起来，我仍觉得当年的选择是对的。那一届，我的同学出去了一半。现在留在国内的，一直在从事医学专业方面的事业，而出去的大多改了行。本来出去是雄心勃勃地要成就事业，最后却只能为生存而战了。

后来，我经常在美国、英国、加拿大学习研修。当年国内的设备、技术、学术水平很低，而就是因为看到这些差距，我更有了奋斗的动力。

那个孩子的颈椎上，长了个恶性肿瘤

2014年5月，科室里来了个病人，是个身高1米8的学生。他在和同学踢足球时，做了一个头部顶球的动作。当时并没有什么不适，到了第二天早晨，他脖子突然开始出现疼痛。家人以为是睡觉落枕了，也没在意。结果，一个多月过去了，“落枕”还没好，甚至全身都开始麻木了。他这才去山东老家的医院做检查，结果发现是枢椎骨折。

枢椎骨折，是指发生于第2颈椎椎弓峡部的骨折。人的颈椎由7节组成，其中两节上颈椎不仅形态特殊，而且承担着颈椎活动范围的50%。上颈椎对应的颈脊髓里，有心跳和呼吸中枢，我们也称它为生命中枢，一旦受到损伤，人的呼吸和心跳马上出问题，人会立即死亡。因为这种骨折以前最多见于被施绞刑的人，他们就是因此毙命的，所以又称绞刑架骨折。现在，这种骨折主要见于外伤，比如高速公路上的交通事故，急刹车时的颈部过伸，或者高台跳水的意外，都可以引起高位的脊髓损伤，甚至波及生命中枢而迅速死亡。

这个孩子伤的部位很特殊，病情严重。我们为他做了影像学检查，高度怀疑枢椎部位有肿瘤。经过穿刺活检，确诊为尤文氏肉瘤。这是一种恶性程度很高的肿瘤，而且转移得很快，手术切除是治疗的关键。

但是，他肿瘤的位置很危险，邻近脊髓、神经、重要血管，手术难度很大。过去国际通用的办法是，将一段钛合金网笼中，填充一些骨质，代替原来的椎体。但术后与钛合金网笼相邻的椎体，容易出现塌陷，椎间高度难以维持，会给患者带来极大痛苦。

于是，我们决定对他的枢椎，进行前路和后路两次手术。先慢慢剥离枢椎周围的神经、颈动脉等重要结构，最终到达癌变部位，将被恶性肿瘤侵蚀的枢椎全部清除干净，再将通过3D打印技术制造的人工椎体，放在第一和第三椎体之间，并用钛合金螺钉将其固定。

手术就这样顺利完成了。

之所以敢做这样的尝试，是因为在之前，我们在3D打印脊柱植入物方面的研究探索已经4年了。并且，也已经在世界顶级的脊柱外科学杂志发表过相关文章。这个手术，应该是世界首例应用3D打印的人工定制枢椎，作为脊椎外科内植物，进行脊椎肿瘤治疗以后的稳定性重建的例子。令我们自豪的是，手术一个多月后，这个孩子自己走出了北医三院的大门。

3D打印技术使我们成了世界第一

3D打印技术在骨科的应用，一直是我魂牵梦绕的事。

3D打印的理念形成于19世纪，相关技术在20世纪逐渐变为现实。到了21世纪，才获得了真正意义上的应用和推广。在整个医学领域里，骨科由于它的专业特点，与3D技术吻合度较高。因此，3D打印在骨科专业范围内的应用较早，推动得也较快。

脊柱上长了肿瘤，首先要把肿瘤切掉。人类的脊椎骨骼形状非常不规则，传统的制造手段植入后只能做到部分贴合，牢固性也大打折扣。植入之后可能出现松动，在脊柱和神经密切相关的部位，一点松动就能给病人带来极大的痛苦。所以，即便手术完成了，患者在日后的康复中也还会遇到很多问题。

说到3D打印技术，大家都想到的是以塑料做材料。而在医学上，尤其是骨科内植物领域，3D打印技术使用的材料，是与人体高度相容的钛合金。这样就可以用3D技术，打印出与病人解剖结构高度一致的钛合金植入物了。

还有一个好处是，人类的骨骼是有孔隙的，这些孔隙为骨细胞的生长提供了空间。3D打印的人工植入物，完全可做成与骨组织相似的孔隙，这就为骨细胞的生长提供了可能，促进真骨与人工植入物融合，在牢固性上有极大的优势。

从2010年到2013年，我们进行了十几项用于脊柱外科的3D打印植入物研究，在羊身上进行的动物实验结果令人满意。2012年的时候，人工髋臼、颈椎椎间融合器和颈椎人工椎体，这三项就正式进入了临床观察。

2012年12月，一位54岁的女性颈椎病患者，成为了世界上第一个在北医三院接受3D打印颈椎植入物的受试者。

她当时的手术，需要连续切掉1节上颈椎和3节下颈椎。在没有3D技术的过去，这种大跨度的颈椎切除后重建手术世界罕见，可施行手术的医院、医生，世界上也寥寥无几。可以说，借助3D技术，我们成了世界第一。

从“追随者”变为“引领者”

到了2014年，我们完成了世界首例应用3D打印技术治疗寰枢椎恶性肿瘤，就是前面那个枢椎肿瘤的男孩子。

2016年，我们又完成了世界首个3D打印定制五节长达19厘米的脊椎植入手术。这个病人姓袁，出院7个月后来复诊，他告诉我，他已经可以每天接送孩子上幼儿园，可以开车，骑自行车，还能做些家务。

2010年～2011年，我们设计研发了早期的3D打印产品，包括用于髋关节置换的髋臼杯、用于颈椎椎间盘切除后的椎间融合器和人工椎体。其中，髋臼杯在2015年，被国家食品药品监督管理总局（CFDA）批准，成为注册产品，迄今国内已应用上千例。2016年，3D打印椎间融合器又获CFDA批准临床应用。

大家总觉得看病贵，其中一个重要原因是，过去几十年中，我们医疗行业的发展和进步，很大程度上是靠引进国外技术，高端医用设备和器材更是国外产品一统天下。这些高端产品的费用使广大患者难以承受，以骨科手术为例，70%～80%以上的钱，花在医用耗材上。国产产品价格虽然低一些，但目前采用传统工艺生产的产品相对低端，患者不愿接受。

创新性医疗产品改变了这种格局，具有我们自主知识产权的国内产品，可以同时具备价格优势和技术优势。以我们自主研发的3D打印髋关节臼杯产品为例，进口的臼杯是3万，国产3D打印臼杯仅仅是1万。国产臼杯上市以来已使用超过2500例，取得了很满意的疗效。而且，我们的国产创新性产品一旦走入市场，国外产品感到压力，往往会主动降价，中国的病人就受益了。

掌握了3D打印技术的临床应用研究，就掌握了新一轮全球医疗科技竞争的战略主动权，可以使我国的医学，从过去的紧跟着世界医疗科技发展新方向，变为引领世界医疗科技发展新方向，有点像“弯道超车”的出其不意。

我是外科出身，但一点都不迷恋手术

虽然是拿手术刀出身，但我一点都不迷恋手术，我甚至梦想有一天，外科医生彻底放下手术刀，不再用这种无奈和有创的方式切除肿瘤。从现在的医疗水平看，外科手术虽然有效，但与之相伴的创伤、出血，和对病人的精神磨难实在太大了！

我也要提醒年轻的同行，不要过多地为自己手术技艺或技能的提高而沾沾自喜，应当投入更多精力追求脊柱肿瘤治疗的微创化和无创化，抛弃手术刀或许才是外科医生的最高境界。

当医生的，必须怀有恻隐之心，看到脊柱肿瘤患者痛苦、绝望的表情，就不能容忍他们坐以待毙。我们常讲，医生要把病人当上帝，其实病人也把医生当上帝。如果能把他们的病治好，他们真会拿你当救命恩人。做医生，必须担起救死扶伤的责任，对得起病人的这份信任和期待。（仰东萍整理）

刘忠军，全国人大代表，主任医师，教授，博士生导师，现任北京大学第三医院骨科主任、脊柱外科研究所所长。AO国际脊柱外科学会中国理事会主席、中国康复医学会脊柱脊髓专业委员会主任委员、中国医师协会骨科医师分会副会长、中华医学会骨科分会委员。擅长脊柱外科各种疾病的诊治，重點为脊柱退行性疾病（颈椎病、腰椎滑脱、腰椎管狭窄等）、脊柱肿瘤、脊柱畸形、创伤的诊治及微创手术的开展，尤以脊柱疑难病症的手术治疗见长。

刘忠军，1982年12月毕业于北京医学院（现北京大学医学部）医学系，获学士学位。1988年8月至1989年9月在美国学习脊柱外科临床与实验研究。1991年9月至1992年11月在英国研修临床脊柱外科，1992年晋升为副主任医师及副教授，并担任骨科副主任职务。1997年任北京大学第三医院骨科主任医师，1999年担任骨科主任及脊柱外科研究所所长，2004年至现在担任北京大学第三医院大外科主任。