湖南医疗机构首台3D打印机落户湘雅医院

22.07.2015 17:31

“没想到我终于摆脱了病痛，而且脸还能和以前一样，吃东西、讲话差不多都正常了，3D打印技术真是太神奇了。”近日，曾患有放射性颌骨骨髓炎的小刘（化名）高兴地来到中南大学湘雅医院口腔医学中心复诊。专家借助高精度3D打印机，成功地实施了右下颌骨切除术，并“量身定制”精确地重建为小刘重建了下颌骨。今年2月，湖南医疗系统首台高精度3D打印机落户湘雅医院口腔医学中心，目前已成功辅助完成了一系列高精度的手术。这标志着湘雅医院已拥有模型数据采集、重建、设计、制作和应用的全流程3D打印数字设备。微米级打印模型，高精度还原形态 “我们从美国3DSystems公司（全球3D打印机供应商两大巨头之一）购置了这台世界领先的3D打印设备，可用于多学科、多领域，并且对设计形态的还原程度较高，成型层厚16微米为世界顶尖。”湘雅医院口腔医学中心主任方厂云教授介绍，这台3D打印机不仅是湖南医疗卫生单位引入的第一台3D打印设备，也是在全国医院中装备的前几台。 “是否使用3D打印技术主要是根据患者的病情和修复需求，”湘雅医院口腔颌面外科主任蒋灿华教授表示，“湘雅医院口腔医学中心早在2006年就开始关注3D打印并尝试与科研机构合作完成一些复杂颌面部手术，但受限于制作时间、经济花费以及技术成熟度不够高等原因无法常规开展，10年来一直在紧跟3D打印技术的发展，目前3D打印的成本已经较过去降低很多，而设计制作的3D打印模型精度却在不断提升，技术已逐渐成熟。应用这些模型可以极大的缩短手术时间、降低手术风险、提高患者术后外形效果。” 这台高精度3D打印机可提供16微米级的模型制备，其形态还原程度非常高。仅仅几个小时到十几个小时，就能3D打印制作出个性化手术工具，在术中快速准确地帮医生描绘预期手术范围，对病灶实现精准切除。 “决定患者是否能够使用这一技术的一项瓶颈是模型制作时间，每位患者在明确诊断后都想尽快地完成手术。我们自身也是教学、科研单位，希望能够通过引进这个设备达到服务临床、协助教学、引导研究的目的。”蒋灿华教授表示。过去要联系国外厂商进行制作耗时数月，但恶性肿瘤患者无法等待，只得退而求其次。湘雅医院引进的拥有模型数据采集、重建、设计、制作和应用的全流程3D打印数字设备，将给医生和患者带来更多的选择。 “以前我们只能通过CT和磁共振图像进行预计，术中根据经验切割骨头，这确实不够准确。如何恰到好处地切除病灶、减小创伤，我们一直在努力研究。而3D打印恰恰给了我们突破口，它能使患者的外形和功能得到最大程度的改善，真正实现精准医疗，做到该切的片甲不留，该留的毫厘无损。”蒋灿华教授表示。
精准测量，快速还原，术前模拟口腔颌面部解剖结构复杂，神经血管丰富且密集。不仅关系到一个人的外貌，而且供血、供气、进食等重要功能都在这一区域。术中医生操作难度大，风险高，需要精确在毫厘之间。目前，湘雅医院借助高精度3D打印机已成功进行了多例手术，结合医院的大影像平台和数字化模型设计工具，可初步实现“快速个性化的还原病变形态、精准的测量定制手术方案、根据术前模拟定位定量开展手术”，不仅有效地提升了手术精准度，还缩短了手术时间，而且塑形效果更好。小刘曾患有恶性肿瘤，在接受大剂量放射治疗后，引起放射性颌骨骨髓炎，继发骨坏死。需要先切除右侧一半以上的下颌骨，再进行重建修复把切除部分“补上”。然而如何在手术中精确定位病变组织却并不容易，传统手术过程中医生比照影像学资料估算病变范围存在一定误差，这增大了患者的风险。 3D打印可以参照影像学结果，设计制作个性化的手术工具，能让医生按照术前预定方式开展手术。这些工具可以直接在手术中指导医生操作的位置、角度与深度，最大限度的避免损伤重要结构，减小手术范围，降低手术风险。 “我们利用患者CT数据重建出等比例颌骨模型，通过术前影像学分析确定了病损范围和切除范围，据此设计出一套个性化的手术工具。在手术中准确定位和切除病变组织”，湘雅医院口腔医学中心医师梁烨介绍，“我们还在手术工具上面设计了固位孔，这些固位孔和最终植入人体的钛板固位孔完全一致，不仅能极大地缩短手术时间还能确保手术完全按照术前模拟进行。” 切除下颌骨后产生的缺损如何修补？专家们选择腓骨对缺损进行修复，并设计了第二套手术工具，根据术前设计的角度、长度制作模型，精确定位截出合适的腓骨，再直接折叠成患者下颌骨的角度，大大缩短了截断腓骨的长度，提高患者的供区关节的稳定性。最后，再使用第三套手术工具，进一步确定腓骨安放的位置，并在腓骨上制备好固位孔，使用钛板顺着已经制备好的固位孔将各块组织固定，腓骨就严密完美的形成了下颌骨的角度。甚至对于自身结构受疾病累及已经发生变形的患者，借助3D打印等数字医疗手段，借助计算机辅助技术，利用镜像、模拟等方式按照解剖数据对患者病损部分的组织进行重建，可以制作出预期的健康组织模型，利用3D打印技术把虚拟的健康组织模型变成实物，就可以精准地指导手术。
3D打印助力精准医疗，应用前景广泛 “对于传统手术难以完成的事情，3D打印带给医生和患者一个全新的途径。”方厂云教授介绍。例如一名下颌骨骨化纤维瘤的患者，下颌骨严重变形，医生需要像雕塑师一样在手术中去除多余的下颌骨。但想要准确地使下颌骨恢复足够的对称，传统手术需花费很长时间，但仍然难以做到。 “现在我们使用数字化手术模拟，术前将患者面部作镜像处理，恢复其生理弧线，然后叠加分析骨质改变。通过在计算机上模拟骨头的切割，反复分析最佳位置，我们最终在术前设计出5条切口线，并针对这些切口线设计了手术导板，模拟的切割后的患者下颌骨形态恢复下颌骨曲线。术中再使用手术导板，可以让切割过程完全按照术前预期的方式进行。”梁烨医师表示。 3D打印在种植牙方面则应用得更为广泛。上下牙齿磨擦能够咀嚼食物，正常情况近30颗牙齿都可以相互碰撞行使功能。然而，假如一颗假牙有1mm的偏差，则会可能导致其他所有牙齿都会触碰不到，甚至引起神经损伤。 “以前我们只能凭借经验选择合适的区域降低风险，然后反复在患者口腔内调磨，通过患者的反馈和不断检查来消除咬合高点，需要耗费很长时间，而且过程让患者很不舒适。现在高精度3D打印让我们能够精确的按照最佳的位置种植和制作牙齿，大大缩短操作时间还提升了操作的安全性。”方厂云教授表示。此外，在口腔科经常要翻制患者的牙模，但是有些疾病会导致无法大开口，无法制作模型，这导致治疗方法受到了很大局限。现在通过3D打印，用影像学方式获取患者模型，让一些过去无法处理和治疗的患者得以接受治疗。今后还将逐步利用这台设备辅助隐形正畸、提高疑难牙根管治疗能力等。 “这台3D打印机主要侧重在辅助临床医疗诊治方面，临床上只要有相关需求的专科都可以使用。目前医院也已经成立‘增材制造湘雅临床应用中心’，我们作为团队成员，希望共享相关资源，最终目的是以推进个体化治疗为手段，有效提升临床诊治水平。”方厂云教授如是表示。

本文来源: 卫生和计划生育委员会

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