衡水四院骨科迈入精准医学新时代

 

3D打印技术让骨科手术实现私人定制(一)

 

人类与疾病抗争史的推进不仅仅依托新的药物的出现和发明,更依赖医疗技术和工具的不断发展。作为人体内最坚硬的器官,我们拥有的206块骨骼支撑、保护着我们的躯干和其他重要器官,同时也是人体进行活动的基础构件。某一块骨骼的坏死或摘除,对患者而言可能并非致命疾病,但却能让患者丧失行动能力,进而忍受长期的煎熬和折磨。

在医生为病人解除病痛,救死扶伤的背后,是技术创新、工具升级所提供的推动力。衡水市第四人民医院一直致力于将新型技术形态的3D打印技术与骨科疾病治疗结合在一起。近日,该院帮枣强一位患者通过3D打印技术定制“脚踝骨”模型,将3D打印技术应用到手术中,不仅降低了手术风险,还提高了手术效率,缩短近一半的手术时间。

 

3D打印技术等比例打印出患者骨骼模型,
病情一目了然

来自枣强的一位骨伤病人,因意外踝关节粉碎性骨折,“极罕见的关节面穹窿部大幅度塌陷,凹陷处在传统的影像图片上很难看到详细的情况“,衡水四院手足科主任梁虎介绍,在告知患者家属时,多数家属是无法完全了解的。

“我们一开始和患者沟通要用3D打印技术做脚踝骨模型时,患者非常接受。”梁主任介绍,“我们将CT三维重建技术检测到的图像数据,传输到模型制作公司,将颜色、比例、要求告知对方,受伤部位很快就会被复制出来。就像这个……”梁主任指了指手中的“踝骨”,这是根据患者CT三维重建的数据构建出1∶1的3D模型。有了这个实体模型,患者及其家属立刻明白了症状所在——原来凹陷处位于骨头正中方,从外观上无法看到。

    梁主任介绍,引入3D打印机后,医生也可以通过仿真模型为患者讲解手术过程,让患者更了解自身病情和治疗过程,提高患者的配合程度。医生根据模型,就可以精准地安排手术的位置和材质的量。同时,针对外地患者的会诊,该院骨科也可以通过对方医院传来的患者影像数据,借3D打印机打印出仿真实体,以此为手术提供远程指导。

术前准备充足,施术者胸有成竹。因为这次事先通过3D打印技术做好全仿真模型,手术时间缩减一半,病人出血少,手术质量高。目前,患者恢复良好。

3D打印模型适合多种疾病的诊断

降低手术风险

“传统的X光、CT片看到的只是一个面,无法直观地呈现骨骼状况,只能依靠医生的经验和空间想象力,即使是三维重建,也只能在电脑上模拟;现在有了3D打印,需要手术部位的骨骼模型就拿在医生手上,一清二楚,手术的感觉完全不一样。”一提到3D打印,梁主任兴奋地介绍,人体骨骼的形态各异,再加上密布的肌肉、血管、神经,结构十分复杂,尤其很多复合外伤,有3D打印出的骨骼模型,手术优势更突出。

3D打印的模型对疾病的诊断有着重要意义,例如在复杂骨折的分型、脊柱侧弯的分型、骨肿瘤的鉴别、关节损伤的严重程度等。用于术前制定手术计划,模拟操作,对准确的治疗及个体化制作材料和重建提供准确参数,简化手术,减小创伤及并发症,提高治疗效果。同时根据3D打印的骨关节原型,可计划插入髓腔内的器材尺寸,为髓腔结构变异与器材结构差异的患者更好的置入假体,提高手术安全性和精确性。还可以预见手术过程中可能出现的情况如术后遗留骨缺损区域的三维外形,内固定器或个性化假体的参数、内固定物螺钉定位等,充分的术前准备,有助于手术疗效改善。

  对于脊柱手术最主要的是准确置钉,减少手术并发症,颈椎的椎弓根细小,置钉风险大,所以打印纸做的钻孔导板尤为重要,在钻孔导板辅助下进行椎弓根螺钉置入,使用简便,手术也更加简单,个性化的设计使得精确度增加,术前可直接找到合适的螺钉尺寸及设计螺钉置入的轨道,减少螺钉的偏离。

  在脊柱侧弯的患者中应用价值更大,不仅可以指导准确置钉,还可直接测量畸形的角度,设计螺钉置入的顺序及节段,在椎弓根螺钉的钻孔导板下很容易操作,可缩短手术时间,减少手术团队及患者的辐射量,减少置钉穿孔率及方向错误率,椎弓根置钉准确率达到98.08%,远高于传统置钉准确率。并且可缩短椎弓根钉置入的学习曲线。

 

3D打印产品价格或将不再“高大上”

“3D打印产品在临床上要满足病人的需要,不能增加病人经济负担是很重要的一个考量。”梁主任说。目前,一提到3D打印产品,很多人都觉得它“科技含量高”,是很“高大上”的东西,可能价格也不菲。“其实材料成本并不高”他说,3D打印技术突破传统影像报告的局限性,让医生更直观地诊断或制定手术方案,患者的医疗成本增加了几百元到几千元不等。

 “但我相信未来有一天,3D打印技术生产的产品与传统工艺生产出来的产品,价格不会差太大,甚至可能更便宜。”他表示,3D打印一次成型,减少了生产的工艺流程,而且节省材料,还可减少劳力,综合这些因素考虑,随着日后技术的成熟和产品化、规模化的生产,价格不会比传统加工产品贵。

3D打印模型帮助医生与患者及家属交流,为患者和医生提供触觉与视觉上的体验,对疾病的诊断、术前手术方案的设计、术前手术操作的演练、术中辅助手术操作以及术后恢复等方面拥有良好的应用前景和极高的应用价值。 目前应用的3D打印技术仍属于初级阶段,也正尝试,将3D打印出的骨骼“假体”,直接填充在手术缺损的部位。也就是说,今后想做什么形状的骨骼都可以,患者可依靠这一技术实现“私人定制”,而不是现在统一规格的流水线产品。未来,3D打印机或可实现人体器官的打印,为患者打印出所需要的人体个性化“零部件”。

 

   

 


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