3D打印
前段时间,“技术宅用3D打印帮助妻子治疗脑瘤”一则新闻引起了人们的关注:妻子意外发现患有脑瘤,身为工程师的丈夫自学三维重建软件、3D打印技术,并且完整的重构出了妻子的3D脑部模型。医生们仔细研究了他制作的3D脑部模型,和病人相关的影像资料,先在模型上模拟进行多次模拟手术尝试,来寻找到最佳的开刀位置。最终决定用一种几乎不会造成后遗症的方法,从眼睑部位切入取代了高风险的开颅手术,获得了圆满成功。
读完这则新闻,相信大家在感叹技术宅神奇力量的同时,也会对于3D打印技术惊叹不已,想不到“高大上”的3D打印还可以有这样的用处。其实这并不是什么新鲜事,3D打印技术在国内外相关领域不断取得令人瞩目的成绩,在医学领域也早已有所建树,引起了广泛的关注。
作为新兴的数字化制造技术,3D打印技术自20世纪80年代末被发明以来,经过20余年的迅猛发展,对制造业的发展产生巨大的影响,被誉为第三次工业革命。3D打印技术可以轻松完成传统技术难以实现的复杂结构实体的制造,其最大的优势在于其可进行高度个性化的设计及灵活的生产过程,而被广泛的应用于航空航天、汽车、武器、珠宝、建筑等行业。随着医学影像学、计算机辅助设计及3D打印技术的相互结合,3D打印技术在医疗方面也取得了重要进展,在整形外科、骨科、口腔科等领域中大量应用。
听上去仿佛尖端科技的3D打印其实并没有大家想象的那般遥不可及,现在新兴的3D照相馆,就可以扫描人的三维形态,通过3D打印技术制作出人的3D模型,无论是应用于婚庆、记录或是礼品,与传统的平面照片相比都更生动具体、富有创意。而在医疗领域的应用,就更加现实更加丰富了。1992年有医师首次将3D打印技术引入整形外科,将3D打印模型用于协助颅颌面外科手术的术前模拟。3D打印技术在整形美容外科领域应用已久,技术已然非常成熟,像新闻中所述的这些技术,早已被规范化、常态化的运用于整形外科的某些领域,并不是多么稀罕的事,之所以被拿来宣传,可能是因为男主人公为救爱妻的真诚的心和执着的精神令人感动吧。
整形外科医疗工作中存在很多关于结构的问题,如软组织形态结构的三维重建,颅骨、颌骨、眶骨等复杂三维结构的定位、移动及重建等,3D打印技术的出现,为解决此类问题提供了很有效的方法。应用3D打印技术术前为患者制作1:1完全真实匹配的三维模型,例如颅骨模型、颌骨模型、外耳模型等等。
1、与平面数据或重建的三维数据相比,3D打印的实物模型更加直观,利于术者准确的判断病情,制定更详尽的手术方案,评估术中可能出现的风险;
2、同时便于医生向患者解释手术计划,可与患者进行更有效的沟通,同时便于医疗组内的成员间的交流,增进手术配合;
3、复杂的外科手术往往需要演练,3D打印模型可以用于术前的手术模拟演练,缩短手术时间,提高手术的成功率;
4、颅骨、眼眶、颌面先天畸形、创伤畸形及肿瘤术后畸形,可以预制3D颅面模型,快速成型植入修复体模型,可使整形手术精确优质。
5、对于需要使用钛板钛钉固定的整形手术,可以在3D打印的骨骼模型上模拟手术,预先弯制钛板,省去术中弯制钛板的过程,减少手术时间,而且模型方便观察调整,可达到理想贴合效果;
6、 患者的耳郭实体模型,用于对比雕刻,有助于耳郭再造术中肋软骨的精细雕刻,有助于患侧再造耳的定位、术前整体效果的预测;
7、3D打印手术导板,可以在术中有效指导手术,快速且准确完成截骨、放置牵引器等步骤,有些还具有保护神经血管束的功能。
中国医学科学院整形外科医院(八大处整形医院)是国内数字化领域的先行者之一,十分重视数字化技术、3D打印技术对于整形外科的发展推动作用,近年来专门成立了数字化模拟中心来负责该领域的相关工作。整形医院数字化模拟中心拥有先进的数字化设备。能够进行面部软组织三维信息采集、整形外科手术模拟设计、3D打印颅面骨及体表器官等工作。
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