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华钛三维—3D打印技术在脑外科中的应用

http://www.med.hc360.com2018年08月01日10:50T|T

看过《实习医生格蕾》的人,一定对这项技术不会陌生。电视剧中医生多次使用3D打印技术治疗病患的场景,曾让很多人惊叹。电视艺术源于生活,3D打印技术用于医疗,也早已不知不觉融入了人们的生活。

实习医生格蕾

而其中脑部是人体中最重要的器官,它主宰人的生命活动、精神思维和感觉。如今脑外科手术则是所有外科系统中,手术风险最大、手术技术及设备要求最高的科室。如何借助当代科技发展成果来更好地推动脑外科前进,提高脑外科诊疗疾病的水平,减少手术治疗风险呢?

脑外科手术进行中

3D打印技术(Three-dimensional printing)是计算机技术、新材料和打印设备共同高度发展的产物,从最初的制作模具到目前的个性化设计,3D打印技术对制造业的发展带来革命性变化,自从涉入到医学领域以来就受到脑外科学的广泛关注,特别是近年来,随着整体3D技术水平的提高以及新材料研发运用,3D打印技术被脑外科数字化进程发展寄予厚望。

在临床实际应用中,受打印技术和打印材料及打印设备的制约,目前在脑外科领域中的应用仍处于初级阶段。现有的研究主要集中在创建个性化医学模型、植入物和制造手术器具等,目前在颅骨损伤、颅骨修补、脑肿瘤等脑外科疾病中已有所应用。

1、颅骨损伤:受不同损伤机制及外作用力大小所造成的颅骨损伤部位和程度均有不同表现,特别是复杂的颅骨骨折,由于骨折区域与周围脑组织关系、神经、血管所导致的影响不同,这就要求个性化区别待之。利用3D打印个性化复杂模型所具有的高度精准性这一特性恰好解决了这一难题。

2、颅骨修补:3D打印技术优势可根据颅骨缺损的实际情况进行个性化的精确修复,尤其在某些特殊部位(如颅底处),可以最大程度地接近实体效果,明显节省术中修补材料塑形过程,极大缩短手术时间,加上打印制作的周期短、效率高,具有传统方法无法超越的优越性。

3、脑肿瘤:对于脑肿瘤手术而言,术前掌握肿瘤的大小、位置、肿瘤血管及邻近结构的解剖关系是手术成功的关键,特别是复杂的颅底肿瘤。通过借助3D打印脑肿瘤模型,不仅有助于手术入路的选择,而且能增加医生对肿瘤组织及周围血管和神经的解剖位置的理解,确保肿瘤组织的完整切除。

在打印脑肿瘤模型材料中,采用不同颜色的材料从视觉上直观区分各组织结构的位置及其毗邻关系;而采用不同的材料类型可以从触觉上予以区分体现各组织结构的生物学特征,如采用橡胶类材料、树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)硬质材料及高弹性塑料等以区分头皮、颅骨、肿瘤、血管和神经。特别是目前透明材料的应用,可更加清晰完整地体现深部血管或肿瘤内部血管情况。

据小编了解,北京某医院脑科专家与广州华钛三维合作,将3D打印技术结合临床应用,透过病人患者的数字化影像资料所收集的数据进行3D重建,塑造出高仿真的脑部结构3D模型,协助术前规划,为病人制订个性化的介入治疗方案。

脑部建模前

脑部建模后

华钛三维医学3D术前模型是一项应用3D打印技术实现外科辅助治疗的科技转化型产品。该模型基于患者的CT和MRI数据,影像学资料由计算机上实现脑部、骨骼、牙齿等组织的三维重建、模拟外科及植入物设计。医生可在3D打印完成后的个性化模型上设计手术、练习手术操作;也可根据需要将模型应用于手术中进行观摩、比对、定位、导航等。此类模型主要用于术前诊断、术前规划设计、内置物预调整、手术方案验证、术中辅助定位及术中确定手术方案,可立体地、详尽地、高对比度地显示复杂的解剖结构和伤情、病变形态,直观地显示病变与邻近解剖结构之间的空间关系,为临床医生、医学生提供其所熟悉或需要的观察角度,从而辅助手术实施决策和方案,进一步提高手术的精准性与安全性。

华钛三维3D打印脑外科术前模型

3D打印技术已在颅脑外科疾病诊治中的许多方面展现出了巨大应用价值和潜力,在制作医学模型和手术器械、临床教学、术前评估、模拟手术操作及个性化的治疗等许多方面起到积极作用,3D打印将促进“精准医疗”的发展。

脑外科术前模型纤维组织

在未来,3D打印技术助力“精准医疗”正掀起新的医学产业革命,此项技术的应用宣告了手术数字化的到来,将从外科手术的最底层颠覆医生的手术习惯,为患者带来更加精准、科学的手术治疗效果。


附:广州华钛三维材料制造有限公司是广州市增城区根据自身发展的人才战略和经济发展战略而引进的第一个院士创业高新技术产业化项目,坐落于由国务院侨办和广州市增城开发区共建的华侨华人创业基地—侨梦苑梦工厂。它是由“中国MBA十大精英人物”、“广东省十大杰出职业经理人”、伦敦帝国理工MBA朱献文携手澳大利亚技术科学与工程院院士吴鑫华教授联合创办,得到了广州市增城区政府基金—南粤基金天使投资,并获政府创业领军团队资助,联合国际水平的骨科专家组成的3D打印应用机构。华钛三维与一流骨科专家共建了“广州华钛三维骨科研究院”,重点研发相关骨科手术工具和植入物(人工关节、创伤、肿瘤钛合金植入物),形成了“科工医”结合的产品研发平台。

华钛三维与南方医院脊柱骨外科在2018年2月7日,成功实施世界第一例3D打印钛合金个性化“人工椎体/椎间盘一体化”产品植入手术,不仅保住了病人的脊椎,还保住了其日后的工作能力。而这次手术的成功,标志着中国的3D打印植入物技术在骨科医疗领域达到世界先进水平。


责任编辑:周玲玲

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