3D打印助力數(shù)字化精準醫(yī)療,為患者減輕病痛

lydiazhang   2017-11-29 09:27:43

創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一動力,是建設現(xiàn)代化經濟體系的戰(zhàn)略支撐

江北區(qū)德記巷的一個古典風格四合院里,寧波市智慧3D打印醫(yī)學應用研究所的幾臺3D打印機正在不知疲倦地工作著。隨著打印噴頭的來回移動,一名50歲骨折男子的骨盆模型初具規(guī)模,一塊塊碎骨的大小和錯位情況清晰可見。這個模型將送到醫(yī)院,幫醫(yī)生制訂手術方案,并用于和患者家屬做術前溝通。

   

從制作醫(yī)學3D模型為手術預演做準備,到制作骨科手術中輔助操作的導管,再到打印人體植入材料,如今3D打印技術越來越多地應用于醫(yī)療領域,成為外科醫(yī)生的好幫手。近日,寧波3D打印骨科醫(yī)生聯(lián)盟成立,多名產業(yè)、科研、臨床方面的專家和寧波眾多外科醫(yī)生一起,致力于利用數(shù)字化3D打印技術為患者減輕病痛。

現(xiàn)場:再復雜的骨折錯位,也能打印得一目了然 

用玻璃纖維打印一節(jié)頸椎模型,需要3.5小時;用尼龍粉末打印一個截骨導板,用時3小時;用鈦合金打印一個下頜骨模型,12小時……寧波市智慧3D打印醫(yī)學應用研究所成立才1年時間,已經為不少寧波外科醫(yī)生提供了參考和幫助。

前天下午,記者來到這個研究所的實驗室,只見幾臺大小不一的3D打印機正在不停工作著。一臺黑色3D打印機里,正以一卷卷玻璃纖維線為原料打印骨盆模型,一個一側碎裂成十幾片的骨盆模型已經初具輪廓。旁邊一臺打印機打印的是一個脛骨模型,看得出脛骨的關節(jié)頭碎裂成了幾塊。

據(jù)介紹,這個骨盆模型是以1:1的比例仿一名住院患者的實際傷情打印的。這名患者今年50歲,因骨盆粉碎性骨折住進了市六院。由于骨折碎片太多,且大多已經產生錯位和移位,給手術修復造成一定的難度。  

按以往的手術流程,醫(yī)生只能通過影像資料來想象患者骨盆碎骨的位置和關系,制訂手術方案。因為醫(yī)生想象的情況和手術中實際看到的情況往往會有點差別,因此鋼板的預彎成型等步驟必須等手術中看到患者真實骨折情況后再進行,手術中調整鋼板的角度和位置將花費不少時間。如今有了3D打印技術,醫(yī)生只要提供患者的CT影像資料,就能讓技術人員提前打印出患者骨盆模型。

“明天,這個打印好的骨盆模型,就會送到市六院的骨科醫(yī)生手里。”寧波市智慧3D打印醫(yī)學應用研究所所長方儉介紹,骨科醫(yī)生可以根據(jù)這個骨盆模型,提前調整好固定鋼板的位置和彎曲度,節(jié)約手術時間。研究所成立以來,已經為寧波的臨床外科醫(yī)生打印各種醫(yī)學模型幾百例。

應用:除了打印模型,還能打印牙齒、手術導板

目前,3D打印技術輔助精準外科治療,可以打印醫(yī)學3D模型、手術導板或導管、組織器官等,可以達到可視化設計、微創(chuàng)化操作、個體化重建和精準化治療的目的。

記者了解到,幾年前,寧波各大醫(yī)院開始嘗試利用醫(yī)學3D打印技術為臨床服務。寧波市第二醫(yī)院從兩年前開始,利用3D掃描、數(shù)字建模加3D打印技術為患者打印牙冠,讓患者縮短了等待時間,實現(xiàn)當天就診、當天戴烤瓷牙牙冠,目前這項技術已經服務了1000多名患者。

醫(yī)學3D打印技術如今在寧波臨床應用得最廣泛的,是打印醫(yī)學3D模型和骨科手術導板。

寧波市第六醫(yī)院從2013年開始利用3D打印技術為骨科手術服務。該院脊柱外科主任醫(yī)師胡勇介紹,一些復雜的手術,通過醫(yī)學3D模型可以直觀地重現(xiàn)患者個體化的組織結構,醫(yī)生可以進行手術預演,提高手術質量,降低手術風險,還能做好手術規(guī)劃,節(jié)省手術時間。

“同樣一臺脊柱外科手術,提前通過醫(yī)學3D模型進行規(guī)劃,可以節(jié)省半小時到1小時的手術時間。手術中的X線透視次數(shù)從4-5次,降到1-2次,對病人和醫(yī)護人員都有好處?!焙陆榻B,3D打印的手術導板,在外科手術中能發(fā)揮實際作用。比如人體的脊椎骨都是不規(guī)則的,在脊椎骨上打鋼釘,如果定位不準確,很難起到固定作用。如果手術前提前做好患者脊椎骨的模型,并做好定位鋼釘用的導管或導板,手術中醫(yī)生就可順著導管打鋼釘,或順著導板下刀,既精準又高效。在脊柱手術中使用3D打印的醫(yī)學手術模型和手術導管,目前已經成功了幾十例。

展望:3D打印可吸收鋼板正在研制中

醫(yī)學3D打印除了能打印出可植入人體的材料,還能打印出器官和組織。

在寧波3D打印骨科醫(yī)生聯(lián)盟成立大會上,第四軍醫(yī)大學西京骨科醫(yī)院院長裴國獻分享了不少醫(yī)學3D打印的前沿科技。在北京和上海的醫(yī)院,已經可利用醫(yī)學3D打印技術打印出人體骨骼和骨關節(jié),替換患者壞死的骨骼。高精度的3D打印骨關節(jié),不但能達到個性化定制的目的,還能逼真地打印出骨骼的骨小梁結構,替換到人體后,人體正常骨骼里的血液和組織可以順著骨小梁空隙生長,并包裹人工關節(jié),更有利于和人體組織相融,達到理想的植入功能。

寧波市智慧3D打印醫(yī)學應用研究所也在開展一項顛覆性的科研——研制一種可吸收的植入鋼板。這項研究成果一旦成功,將為骨科手術帶來巨大改變。

“目前骨科手術中用的鋼板都是金屬材料,等骨頭長好以后,患者還要接受一次拆鋼板手術。有了可吸收的植入鋼板,患者就不需要二次手術了。”方儉介紹,此項技術由寧波市智慧3D打印醫(yī)學應用研究所和寧波諾丁漢大學、寧波市第六醫(yī)院等單位一起合作開展,以聚乳酸加玉米提取物制作而成的玻璃纖維材料為原料,這樣打印出的鋼板在植入人體后,可以完全降解為水和二氧化碳,被人體吸收??蒲腥藛T希望通過調整配方,根據(jù)骨折的愈合時間,精準控制鋼板的降解時間。如果這項研究成果得以上市推廣,將大大減輕患者的負擔,并為患者減輕病痛。

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