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
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)域的價值巨大。近年來,這項技術(shù)在各個科室的應(yīng)用逐漸深入,在骨科的運用更是走在前列。
來到六院數(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,在理論和實踐的基礎(chǔ)上擬訂出適合患者的診療方案,實現(xiàn)骨科手術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化和個體化。
施醫(yī)生拿出三個模型為記者講解3D打印的過人之處。這些模型可以簡單地歸納為術(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,活動受限3月有余前來就診。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,使用軟件對切除病灶部位進行了模擬規(guī)劃?!笔┙淌诖蜷_軟件向記者展示:“首先通過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€模型,沒有什么能比視覺和觸覺帶來的直觀體驗更讓人印象深刻了。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,這樣對包圍盒內(nèi)的距骨病灶進行切除時,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,施忠民團隊設(shè)計了一個切割導(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,贊嘆科技進步為患者帶來了福音。
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,他又拿出了一個更直觀的模型來解釋。
為準(zhǔn)確打入螺釘制作的導(dǎo)板
“看到導(dǎo)板上這兩個孔沒有?這就是螺釘需要準(zhǔn)確打入的地方。咱們在術(shù)前方案里已經(jīng)設(shè)計好了,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?!庇浾咴囍褜?dǎo)板安上去,卡得正正好好。
有了3D打印技術(shù),醫(yī)生將本來耗費在術(shù)中的時間提前,在準(zhǔn)備階段就率先制訂模擬出手術(shù)的全過程,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)時間、麻醉時間、透視次數(shù),這對患者的預(yù)后和術(shù)后早期康復(fù)大有幫助?!拔磥?,標(biāo)準(zhǔn)化骨科手術(shù)將非常常見,每個人都能享受到精準(zhǔn)和個體的手術(shù)方案?!?/p>
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。“以往我們在制訂手術(shù)方案時,只能通過分析X線片、CT等檢查結(jié)果來了解患者的解剖結(jié)構(gòu),得到的是二維平面信息,缺乏三維視覺觸感。”施醫(yī)生笑稱這時候醫(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程。
但3D打印技術(shù)可以將CT的掃描數(shù)據(jù)通過專業(yè)軟件重建成3D模型,然后輸入3D打印機,制作1∶1模型,將虛擬的三維設(shè)計快速、自動地轉(zhuǎn)化為實物模型,有助于醫(yī)生精確制訂手術(shù)方案、熟悉演練手術(shù)操作,實現(xiàn)個性化方案設(shè)計、精準(zhǔn)治療實施等?!拔覀兛吹竭@些表面的優(yōu)點還不夠,它背后的意義是什么?說明只要有CT數(shù)據(jù),即使是遠在千里之外的基層醫(yī)院也能通過云傳送數(shù)據(jù)后得到來自大醫(yī)院一線骨科專家的3D模擬實驗。有了手術(shù)方案,有了遠程指導(dǎo),他們也能自己做復(fù)雜的手術(shù)了。這不就實現(xiàn)了遠程診療、資源共享,與數(shù)智中國、數(shù)字化醫(yī)療不謀而合了嗎?!”
在未來的發(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。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,這項技術(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)的不斷進步,3D打印技術(shù)應(yīng)用的價格越來越低,越來越多的人認(rèn)識了3D打印技術(shù)。從制作沒有生命的模型、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)的未來發(fā)展值得期待。