今年6月12日，罕見惡性腫瘤脊索瘤患者袁先生在北京大學第三醫院骨科接受了一臺特殊手術：一段長達19厘米的3D打印鈦合金脊柱被植入他的體內，以替換因腫瘤切除的5節脊椎。這是全球迄今成功實施的最長3D打印人工脊椎置換手術。

“如果沒有3D打印技術，這樣的手術是不可想象的。”主刀醫生、北京大學第三醫院骨科主任劉忠軍教授說，手術切除袁先生病變脊椎是治療脊索瘤唯一有效方法，但從胸椎至腰椎共5節脊椎的大跨度切除不僅手術難度極大，更棘手的是脊椎切除后脊柱結構無法重建，傳統的鈦網很難找到合適長度者，即便找到，也難以呈現脊柱“S”型的生理曲線。而現在，袁先生手術后可以如常人一樣抬頭挺胸，正常生活。

在骨科3D打印技術領域，劉忠軍和他的團隊已經不是第一次站到全球最前沿：2014年7月31日，在成功切除1名12歲樞椎腫瘤患兒脊柱原發惡性腫瘤的同時，他們完成了世界首例3D打印人工定制樞椎植入術。目前，已有另5名患者植入人工樞椎，均恢復良好，效果顯著。

劉忠軍說，與3D打印技術結緣的初衷就是為了解決臨床難題：骨科常用的支撐物鈦網穩定性欠佳，可能會出現塌陷。在尋找更理想解決方案的過程中，金屬材料3D打印技術的獨特優勢讓他眼前一亮：只要將相關數據輸入3D打印設備，即可打印任何形態的金屬3D制品，這或許會在骨科內植物的研發中具有潛在價值。

但醫工結合并非易事，比如對椎體形態的描述就是橫亙在醫生與工程技術人員之間的一大障礙，醫生不懂工程技術，工程技術人員也不懂醫學。最后，劉忠軍跑到文具店買來一盒橡皮泥，捏了一節椎體交給工程技術人員，技術人員照此打印3D樣品，再反復修改最終成型。在其后的研究中，研究人員又發現3D打印還有一個特殊優勢，其打印的類似海綿狀的微孔金屬，結構類似骨骼中的骨小梁，相鄰正常椎體的骨細胞可以長入其中，最終二者融為一體，實現骨整合。

經過跨學科、跨領域合作，歷經多年的研制及臨床觀察終獲突破。截至目前，國家食品藥品監督管理總局批準注冊的3D打印人體植入物，全國僅有3項，皆為北醫三院骨科團隊研制，分別是3D打印人工髖關節產品、金屬3D人工椎體和3D打印頸椎椎間融合器。3D打印人工髖關節上市1年來，已經惠及1000多位患者。劉忠軍說，3D打印技術除了在脊柱外科應用極具優勢外，在眼眶缺損修復、顱骨修復、整形外科等都有良好的應用前景。此外，利用生物細胞材料3D打印器官、組織的前沿探索也值得期待。

不過，讓劉忠軍更為看重的，還是這一新技術在醫療領域的應用，有助于推動醫療器械國產化，降低患者治療成本。以骨科為例，內植物大約占病人住院花費的2/3，而這一市場基本是進口產品占據主流，價格居高不下。“如果將3D打印全面應用到骨科，并且實現產品國產化，不僅能大大降低醫療費用，還可以加速國產產品的更新換代。”

前不久，劉忠軍又成功申報了今年科技部關于增材制造（即3D打印）與個體定制化醫療內植物研究開發的重大專項，將針對其他類型3D打印產品、金屬微孔孔隙形狀改進、表面藥物涂層促進骨細胞生長、孔內加載治療性藥物等課題進行更深入研發。

劉忠軍說，醫學科學工作者應該把自己所做的事情與國家需求聯系到一起，既要有高精尖的基礎研究，也要有短時間就形成產品的臨床實用技術，普惠患者。“我們應該有這樣的情懷和使命感，隨著國家實力的增強，中國已經有能力從跟跑者轉變為引領者！”