今年6月12日，罕见恶性肿瘤脊索瘤患者袁先生在北京大学第三医院骨科接受了一台特殊手术：一段长达19厘米的3D打印钛合金脊柱被植入他的体内，以替换因肿瘤切除的5节脊椎。这是全球迄今成功实施的最长3D打印人工脊椎置换手术。 
    “如果没有3D打印技术，这样的手术是不可想象的。”主刀医生、北京大学第三医院骨科主任刘忠军教授说，手术切除袁先生病变脊椎是治疗脊索瘤唯一有效方法，但从胸椎至腰椎共5节脊椎的大跨度切除不仅手术难度极大，更棘手的是脊椎切除后脊柱结构无法重建，传统的钛网很难找到合适长度者，即便找到，也难以呈现脊柱“S”型的生理曲线。而现在，袁先生手术后可以如常人一样抬头挺胸，正常生活。 
    在骨科3D打印技术领域，刘忠军和他的团队已经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岁枢椎肿瘤患儿脊柱原发恶性肿瘤的同时，他们完成了世界首例3D打印人工定制枢椎植入术。目前，已有另5名患者植入人工枢椎，均恢复良好，效果显著。 
    刘忠军说，与3D打印技术结缘的初衷就是为了解决临床难题：骨科常用的支撑物钛网稳定性欠佳，可能会出现塌陷。在寻找更理想解决方案的过程中，金属材料3D打印技术的独特优势让他眼前一亮：只要将相关数据输入3D打印设备，即可打印任何形态的金属3D制品，这或许会在骨科内植物的研发中具有潜在价值。 
    但医工结合并非易事，比如对椎体形态的描述就是横亘在医生与工程技术人员之间的一大障碍，医生不懂工程技术，工程技术人员也不懂医学。最后，刘忠军跑到文具店买来一盒橡皮泥，捏了一节椎体交给工程技术人员，技术人员照此打印3D样品，再反复修改最终成型。在其后的研究中，研究人员又发现3D打印还有一个特殊优势，其打印的类似海绵状的微孔金属，结构类似骨骼中的骨小梁，相邻正常椎体的骨细胞可以长入其中，最终二者融为一体，实现骨整合。 
    经过跨学科、跨领域合作，历经多年的研制及临床观察终获突破。截至目前，国家食品药品监督管理总局批准注册的3D打印人体植入物，全国仅有3项，皆为北医三院骨科团队研制，分别是3D打印人工髋关节产品、金属3D人工椎体和3D打印颈椎椎间融合器。3D打印人工髋关节上市1年来，已经惠及1000多位患者。 
 刘忠军说，3D打印技术除了在脊柱外科应用极具优势外，在眼眶缺损修复、颅骨修复、整形外科等都有良好的应用前景。此外，利用生物细胞材料3D打印器官、组织的前沿探索也值得期待。 
    不过，让刘忠军更为看重的，还是这一新技术在医疗领域的应用，有助于推动医疗器械国产化，降低患者治疗成本。以骨科为例，内植物大约占病人住院花费的2/3，而这一市场基本是进口产品占据主流，价格居高不下。“如果将3D打印全面应用到骨科，并且实现产品国产化，不仅能大大降低医疗费用，还可以加速国产产品的更新换代。” 
    前不久，刘忠军又成功申报了今年科技部关于增材制造（即3D打印）与个体定制化医疗内植物研究开发的重大专项，将针对其他类型3D打印产品、金属微孔孔隙形状改进、表面药物涂层促进骨细胞生长、孔内加载治疗性药物等课题进行更深入研发。 
    刘忠军说，医学科学工作者应该把自己所做的事情与国家需求联系到一起，既要有高精尖的基础研究，也要有短时间就形成产品的临床实用技术，普惠患者。“我们应该有这样的情怀和使命感，随着国家实力的增强，中国已经有能力从跟跑者转变为引领者！”