顧易之

3D打印技術(shù)、AR虛擬影像技術(shù)、MR混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，3種前沿技術(shù)與醫(yī)學(xué)結(jié)合，能擦出什么樣的“火花”？近日，廣東省一所醫(yī)院就將3D打印技術(shù)、AR虛擬影像技術(shù)和MR混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)等3種前沿技術(shù)組合，輔助應(yīng)用于近10例復(fù)雜先天性心臟病手術(shù)，在心臟灌木叢般的血管里“移花接木”，找狹窄“小靶點(diǎn)”進(jìn)行修復(fù)治療。這是全球首創(chuàng)的領(lǐng)先臨床突破。更令人自豪的是，3種前沿技術(shù)與設(shè)備全部源自國(guó)內(nèi)。那么，這3種前沿技術(shù)是如何組合在一起的？未來是否大有可為？

虛擬現(xiàn)實(shí)組合直擊“靶點(diǎn)”

2月齡的寶寶小安（化名），一出生就呈現(xiàn)肺逐漸衰竭的樣子，呼吸不暢，小臉憋得發(fā)紫。新生兒本應(yīng)“迎風(fēng)長(zhǎng)”，出生體重達(dá)標(biāo)的小安2個(gè)月只有3公斤重。他被送到廣東省人民醫(yī)院心兒科，證實(shí)罹患嚴(yán)重復(fù)雜先天性心臟病——肺動(dòng)脈閉鎖。隨即，小安成為全球首例在3D虛擬混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助下接受“心術(shù)”的患兒。

醫(yī)生們根據(jù)CT借助3D打印虛擬心臟找出病灶，然后又利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬重建三維小安心臟影像，術(shù)中投射到手術(shù)臺(tái)上方。手術(shù)開胸后，再利用MR混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將虛擬心臟“放到”小安胸腔，同實(shí)際心臟重合，接著根據(jù)影像指引，把一條條像灌木叢般混亂的側(cè)支血管找到，然后“移花接木”到它們?cè)撛诘奈恢谩Ｊ中g(shù)僅花了4個(gè)多小時(shí)，比常規(guī)縮短6個(gè)小時(shí)以上。

緊隨小安之后，4歲男寶寶樂樂（化名）也得救了。樂樂也是肺動(dòng)脈閉鎖，還有大室隔缺損、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉、主肺側(cè)支形成，長(zhǎng)期臉色青白紫紺，呼吸又短又促，多次得肺炎。樂樂父母說，輾轉(zhuǎn)多家醫(yī)院，都說孩子心肺功能太差，還在不斷衰竭中，建議放棄。同樣是在混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輔助下，樂樂的肺動(dòng)脈“樹干”“樹枝”修通了，心室隔也補(bǔ)好了，還閉合了導(dǎo)管，以后他將非常接近正常孩子一般成長(zhǎng)。

據(jù)專家介紹，以往肺動(dòng)脈閉鎖解除，算得上超大手術(shù)—需要左右胸各開一個(gè)切口，將一團(tuán)亂麻般“灌木叢”側(cè)支血管找到，分別游離，再在胸口正中開一個(gè)切口，把它們一一拼接到解鎖的肺動(dòng)脈上，一臺(tái)手術(shù)至少超過10個(gè)小時(shí)?！霸缟习司劈c(diǎn)上臺(tái)，做到晚上八九點(diǎn)。最耗時(shí)又最難的是找側(cè)支血管，不是找到就行，是要找到每一根的起源、走向、游離環(huán)境等。3D虛擬混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是解決這一難題的最關(guān)鍵輔助。”

3D打印精準(zhǔn)“導(dǎo)航”走進(jìn)心臟

5歲女童小冰（化名），也是復(fù)雜先天性心臟病患兒，2年前就接受過心臟手術(shù)，近期出現(xiàn)了心肌束肥厚、心內(nèi)血流通道狹窄，這導(dǎo)致了她小小活動(dòng)后就嚴(yán)重氣促，生長(zhǎng)發(fā)育也顯著遲緩，甚至可能導(dǎo)致猝死。確診后患兒需要第一時(shí)間手術(shù)。醫(yī)生團(tuán)隊(duì)首先將根據(jù)CT數(shù)據(jù)重建好的虛擬三維的小冰心臟3D打印出來，從而確診是左心室流出道梗阻，這是肥厚肌束造成的；肺動(dòng)脈與右心室流出通道的吻合處也狹窄了。手術(shù)中，團(tuán)隊(duì)將小冰的虛擬3D心臟影像投射到手術(shù)臺(tái)上方，開胸后將虛擬心臟“放到”小冰的胸腔，同實(shí)際心臟重合，主刀醫(yī)生還戴上頭戴式顯示器（VR眼鏡），“走進(jìn)”小冰的虛擬心臟內(nèi)部，沿著血管，找到畸形狹窄處，“摸”到血管梗阻長(zhǎng)出的小肉環(huán)。

在3種3D技術(shù)的幫助下，團(tuán)隊(duì)形象而直觀地摸清了肥厚肌束、狹窄處的解剖結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)找到病變部位，精準(zhǔn)切除肥厚肌束，以術(shù)前規(guī)劃好的補(bǔ)片加寬好狹窄處，小冰得救了。

專家介紹，像小冰這樣二次手術(shù)的最大難題在于，做過手術(shù)后的胸腔，那些原本層次分明的組織已經(jīng)粘連成一團(tuán)，導(dǎo)致病變部位尋找困難，周圍結(jié)構(gòu)多，因而切多少、用多大材料等“雷區(qū)”就多，手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)極大。而以往對(duì)于此類手術(shù)，無論是確認(rèn)心血管異常走形、組織辨認(rèn)，還是手術(shù)具體細(xì)節(jié)，都只能等開胸后進(jìn)行術(shù)中反復(fù)探查，一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行，主刀醫(yī)生還得時(shí)刻擔(dān)心“看得不夠清楚”。“這樣的手術(shù)，以前我只能守在心導(dǎo)管室，寸步不離?，F(xiàn)在有了術(shù)前3D打印、VR‘走進(jìn)心臟、MR虛擬心臟與實(shí)際心臟‘合體，可進(jìn)行全方位導(dǎo)航手術(shù)。”

未來可望應(yīng)用于更多結(jié)構(gòu)性病變

3種前沿虛擬技術(shù)應(yīng)用于臨床，大大提升了手術(shù)的安全性、精細(xì)度，縮短手術(shù)時(shí)間達(dá)1/3以上。另外，目前手術(shù)費(fèi)用以時(shí)間計(jì)算，患者無疑是省錢又安全了。更值得一提的是，術(shù)時(shí)大減，手術(shù)室輪轉(zhuǎn)速度加快，就有更多的患者會(huì)得到更快的治療機(jī)會(huì)。

專家介紹，在復(fù)雜先心領(lǐng)域，病變解剖學(xué)特別復(fù)雜，而手術(shù)治療需要無比精準(zhǔn)。以前，年輕醫(yī)生正常需要8～10年進(jìn)行反復(fù)的標(biāo)本模擬與訓(xùn)練才能練出來，偏偏心臟病的標(biāo)本又異常缺乏；哪怕有機(jī)會(huì)上臺(tái)了，可手術(shù)也非常依賴B超、CT、MR、造影等結(jié)果，其二維、斷層結(jié)構(gòu)等，無比考驗(yàn)醫(yī)生的解剖學(xué)才能、空間位置感，術(shù)前在電腦里哪怕看好記熟三維重建圖，但10小時(shí)手術(shù)下來，人的記憶就不可靠了。現(xiàn)在有了3D打印虛擬心臟、AR虛擬心臟影像、MR混合現(xiàn)實(shí)影像技術(shù)，將心臟解剖一一在術(shù)者面前呈現(xiàn)，病灶大小、位置、與比鄰關(guān)系等，一清二楚。可以說，只要年輕醫(yī)生夠勤奮，在標(biāo)本上練出來完全沒問題。

那么，未來這3種前沿技術(shù)組合應(yīng)用還會(huì)有哪些期待？業(yè)界認(rèn)為，首先是在精細(xì)度上虛擬技術(shù)會(huì)增強(qiáng)，現(xiàn)在已經(jīng)是虛擬與實(shí)體心血管基本吻合，下一步還將影像數(shù)據(jù)來源擴(kuò)大，不再僅靠CT數(shù)據(jù)三維重建，而是將超聲影像數(shù)據(jù)也整合入內(nèi)；其次是建立一個(gè)病例標(biāo)本庫，通常復(fù)雜先心實(shí)體標(biāo)本難得，病例是關(guān)鍵。今后將爭(zhēng)取自建數(shù)據(jù)庫，可實(shí)現(xiàn)更快更有效的臨床醫(yī)生培訓(xùn)教學(xué)。此外，3D虛擬技術(shù)目前在心臟病、神經(jīng)外科、骨科、肺科等領(lǐng)域正處于應(yīng)用嘗試中。而未來，3D虛擬現(xiàn)實(shí)混合技術(shù)組合可望應(yīng)用于更多的結(jié)構(gòu)性病變。