3D打印，讓骨科手術(shù)“私人訂制”

文/孫青 采訪專家/施忠民 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院骨科足踝外科主任醫(yī)師

模擬標(biāo)準(zhǔn)化手術(shù)過(guò)程，術(shù)前一目了然

醫(yī)用3D打印技術(shù)主要用于制造外置醫(yī)療器械，如康復(fù)輔具、醫(yī)療模型、診療器械等，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的價(jià)值巨大。近年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)在各個(gè)科室的應(yīng)用逐漸深入，在骨科的運(yùn)用更是走在前列。

來(lái)到六院數(shù)字化醫(yī)療與3D打印中心，成套的精密設(shè)備和一系列3D打印模型映入記者眼簾，骨科施忠民教授介紹，這就是一個(gè)醫(yī)工交互的辦公室，根據(jù)臨床需求和數(shù)據(jù)，主診醫(yī)師與駐守醫(yī)院的工程師能夠互通有無(wú)，在理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)上擬訂出適合患者的診療方案，實(shí)現(xiàn)骨科手術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化和個(gè)體化。

施醫(yī)生拿出三個(gè)模型為記者講解3D打印的過(guò)人之處。這些模型可以簡(jiǎn)單地歸納為術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后形態(tài)，有助于患者一目了然地看清自己目前的疾病病灶、即將接受什么樣的治療以及預(yù)期的治療結(jié)果。這一套說(shuō)得清、道得明的標(biāo)準(zhǔn)化術(shù)前模擬，讓患者不再為未知的手術(shù)結(jié)果感到恐懼擔(dān)憂，給患者吃了一顆定心丸。

3D打印技術(shù)制作出的距骨骨軟骨損傷模型

“距骨是腳踝部位的重要骨骼，而這是一位距骨骨軟骨損傷的患者，行走后腫脹疼痛，活動(dòng)受限3月有余前來(lái)就診。我們提取這位患者的CT數(shù)據(jù)制備出距骨及內(nèi)在病灶的三維模型。在此基礎(chǔ)上，使用軟件對(duì)切除病灶部位進(jìn)行了模擬規(guī)劃?！笔┙淌诖蜷_(kāi)軟件向記者展示：“首先通過(guò)三維模型確定病灶的大小及位置，這就是復(fù)刻了患者病灶的打印模型?！笔┙淌谀闷鸬谝粋€(gè)模型，沒(méi)有什么能比視覺(jué)和觸覺(jué)帶來(lái)的直觀體驗(yàn)更讓人印象深刻了。它形象地展示了患者特定的病變情況，病狀重現(xiàn)也方便了醫(yī)生與患者及家屬溝通交流。

“然后創(chuàng)建出包裹病灶部位的立體包圍盒，它能完全包含病灶部位，這樣對(duì)包圍盒內(nèi)的距骨病灶進(jìn)行切除時(shí)，就能精準(zhǔn)地下手了?！蹦M手術(shù)的最后，依據(jù)包圍盒的外表面，施忠民團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)切割導(dǎo)板，它不僅有助于病灶的完全切除，也能作為切割引導(dǎo)，提取適合距骨缺損大小的部位來(lái)填充軟骨，最終完成距骨軟骨修復(fù)。施醫(yī)生拿著這些模型，贊嘆科技進(jìn)步為患者帶來(lái)了福音。

精細(xì)化手術(shù)，精在每一毫米

諸如立體包圍盒、切割導(dǎo)板，3D打印的妙處在于它不僅能制作出骨頭、關(guān)節(jié)、軟骨損傷等模型，輔助工具的打印制備更為骨科手術(shù)實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化。3D打印中心的辦公室里寶貝奇多，他又拿出了一個(gè)更直觀的模型來(lái)解釋。

為準(zhǔn)確打入螺釘制作的導(dǎo)板

“看到導(dǎo)板上這兩個(gè)孔沒(méi)有？這就是螺釘需要準(zhǔn)確打入的地方。咱們?cè)谛g(shù)前方案里已經(jīng)設(shè)計(jì)好了，找到了最合適的位置就能免去術(shù)中反復(fù)X光透視以及打釘不準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)。”記者試著把導(dǎo)板安上去，卡得正正好好。

有了3D打印技術(shù)，醫(yī)生將本來(lái)耗費(fèi)在術(shù)中的時(shí)間提前，在準(zhǔn)備階段就率先制訂模擬出手術(shù)的全過(guò)程，從而減少了患者的術(shù)前焦慮，也能使患者的依從性大大提高，更可以縮短手術(shù)時(shí)間、麻醉時(shí)間、透視次數(shù)，這對(duì)患者的預(yù)后和術(shù)后早期康復(fù)大有幫助?！拔磥?lái)，標(biāo)準(zhǔn)化骨科手術(shù)將非常常見(jiàn)，每個(gè)人都能享受到精準(zhǔn)和個(gè)體的手術(shù)方案?！?/p>

3D打印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療、資源共享

談到醫(yī)院CT設(shè)備自帶三維重建和3D打印軟件及建模的不同，施忠民大有感觸?！耙酝覀?cè)谥朴喪中g(shù)方案時(shí)，只能通過(guò)分析X線片、CT等檢查結(jié)果來(lái)了解患者的解剖結(jié)構(gòu)，得到的是二維平面信息，缺乏三維視覺(jué)觸感。”施醫(yī)生笑稱這時(shí)候醫(yī)生只能在腦子里自行想象，將病損部位拆分再重組，在腦內(nèi)表演一遍初步的治療過(guò)程。

但3D打印技術(shù)可以將CT的掃描數(shù)據(jù)通過(guò)專業(yè)軟件重建成3D模型，然后輸入3D打印機(jī)，制作1∶1模型，將虛擬的三維設(shè)計(jì)快速、自動(dòng)地轉(zhuǎn)化為實(shí)物模型，有助于醫(yī)生精確制訂手術(shù)方案、熟悉演練手術(shù)操作，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化方案設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)治療實(shí)施等。“我們看到這些表面的優(yōu)點(diǎn)還不夠，它背后的意義是什么？說(shuō)明只要有CT數(shù)據(jù)，即使是遠(yuǎn)在千里之外的基層醫(yī)院也能通過(guò)云傳送數(shù)據(jù)后得到來(lái)自大醫(yī)院一線骨科專家的3D模擬實(shí)驗(yàn)。有了手術(shù)方案，有了遠(yuǎn)程指導(dǎo)，他們也能自己做復(fù)雜的手術(shù)了。這不就實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程診療、資源共享，與數(shù)智中國(guó)、數(shù)字化醫(yī)療不謀而合了嗎？！”

未來(lái)發(fā)展，拭目以待

在未來(lái)的發(fā)展中，三維組裝活細(xì)胞、構(gòu)建生物活性組織及人體器官、3D打印生物材料將是3D打印的研究熱點(diǎn)。在骨科領(lǐng)域中，具有生命特征的活性人造骨骼的3D打印發(fā)展主要依賴于生物材料干細(xì)胞、組織培養(yǎng)等多學(xué)科的科技突破，將替代壞死、缺損的骨組織部分直接打印出來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)突破已經(jīng)不是遙不可及的了。

隨著電腦技術(shù)及材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，3D打印技術(shù)應(yīng)用的價(jià)格越來(lái)越低，越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)了3D打印技術(shù)。從制作沒(méi)有生命的模型、導(dǎo)板及醫(yī)療器械到打印具有生物活性的器官、人工組織等，材料科學(xué)的發(fā)展進(jìn)步、政策法規(guī)日趨完善，保障和支持了3D打印技術(shù)的發(fā)展和探索，醫(yī)用3D打印技術(shù)的未來(lái)發(fā)展值得期待。