3D技术在现代医学中的应用与现状

回顾我国医患双方在同疾病斗争的历史过程中可以看到,二十年前鲜有听到医闹、医托之争。常听前人讲“只有不孝的儿女,没有不忠的郎中”,那时的医生靠望、闻、问、切一根银针来治病行医。理论上讲,误诊、误治乃至不治的机率也不小,但正因为医生和患者对疾病的认识和感受是一起的,愿意齐心协力通过各种外在体征来推测内在的病魔,再加上语言上的通俗易懂如“气虚”、“血瘀”,“不通则痛”等,还有望、闻、问、切肢体上的互动,就让患者感受到”医者父母心”呀。这样一来,共同站在与病魔斗争的同一战场上,共担风雨,共见彩虹哪里还有矛盾纠纷呢?

及至现在西方医学盛行,医生都是受过专业训练的专业人士,言必称“毛细血管”、“基因”,手持“X光”“CT”“MRI”等彷如天书的检查。这些看不到摸不到的东西,加上现代仪器设备的冰冷感受,让患者“看不懂、不理解、不接受,甚至开始充满警惕和狐疑:你在救我的时候是不是也在宰我?严重的会感受被蒙、被骗、被算计”,一下子把双方从心理上放在了对立面,甚至互相提防、互相猜疑。一有风吹草动,则纠纷四起,甚至大打出手。不可回避的是在现有科学水平下,尤其是低年资非专业医生面对抽象的黑白平片,看不太懂,也有一定的误诊、误治情况导致一些所谓医疗意外的发生。

如何提高诊治水平,降低医疗意外的发生,当是重中之重。同样,如何让患者和医生重新携手并肩共战病魔?如何把医患双方之间“朦胧猜疑”之墙打破?如何提高诊治水平,降低医疗意外的发生?3D技术在医疗中的应用已起着越来越重要的角色和作用,也有其重大意义。

身为医者,当心怀仁德、泽被苍生,要爱护、尊重患者,平等对话、畅快沟通,多快好省且又精准地为患者解除疾病。让患者知情,让患者参与,消除疑虑,共同与病魔做斗争,这样才能化解信任危机,构筑和谐医患关系。如何帮助医生拿出精准解决方案?如何帮助患者在不懂医理的情况下更好的参与其中?3D打印技术可以直观的解决这两大难题。

3D打印技术又称“三维打印技术”或”快速成型技术“。医疗应用是将平片数据转化为三维结构,采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料,快速、自动地打印出1:1真实的物体结构。

3D打印技术在临床上的应用,通俗的讲是通过一定的技术处理将人体的临床检查,如CT、MRI等,转化为立体的三维模型,借助这些模型,能将人体组织器官的内部构造细节逼真的显现出来。将专家才能看懂的检查图像,变得不再神秘。如果3D病变器官组织模型在手,进行手术精准方案分析、路径预演、过程再现,术后评估,从一定程度上便可避免后续的悲剧和争议。通过和健康模型的对比,大众亦能直观、清晰明了的辨别病变所在。有助于医患之间的沟通,从一定程度上可以减少医患沟通时间和认知。举例说明:

一、在沟通认知上的应用

曾有一位病患因急性主动脉夹层住进重症监护室,后因抢救无效死亡。家属一开始并不理解,召集来几十人、几十辆车拟做出不理智举动,幸好医生通过3D技术已为该病患打印出病变的主动脉实体,患者是A型主动脉夹层,从实体模型上,大家可以看到全程主动脉破裂的真相,看后都认为“命该如此,确实也神仙都救不了”才作罢。整个过程沟通直观、顺畅,家属情绪也逐渐稳定下来,并为自己的态度向医师道歉,是3D打印技术协同医患化解了一场大的矛盾纠纷。

二、在精准医疗上的应用

河南省人民医院儿童心脏中心,科主任为鑫鑫检查发现:右室双出口、室间隔缺损远离大动脉、重度肺动脉高压。右室双出口是一种少见而复杂的先天性心脏畸形,仅占先天性心脏病的0.48%~1.67%。

专家介绍:“该患儿的主动脉(主动脉本应与左心室连接)和肺动脉都连接右心室,右心室和左心室间还有一个大窟窿。此种类型的先心病手术纠治极其困难,如不能手术矫治心脏畸形,肺动脉压力会越来越高,且因肺充血会反复肺炎,大多数患儿会在婴幼儿期夭折”。此类右室双出口心脏内部解剖结构极其复杂,因为心脏是立体结构,单纯依靠心脏彩超检查,不能确定室缺同大动脉的关系,难以确定手术方案。如若术前没有详细明确的手术方案,就会大大增加手术风险。儿童心脏中心范太兵主任和彭帮田副主任及其团队经过认真研究讨论,决定利用3D打印技术打印出心脏模型。

这一模型清晰地显示出孩子心脏内部室间隔缺损与大动脉瓣口的位置和关系,让医生一目了然,顺利为患儿的心脏实施心室内隧道修复术。“左室流出道重建、室间隔缺损修补”的手术方案。

经过4个小时,手术顺利完成。鑫鑫术后恢复良好,3天脱离呼吸机,5天转出重症监护室,13天即康复出院。

另哈尔滨医科大学附属第四医院一真实事例,胸外科主任教授利用3D打印技术辅助胸腔镜进行肺段切除术,用3D打印技术打印出组织结构复杂的人体肺脏3D模型,医生才发现该名患者肺脏上长着一根异于常人的血管,而且患者病灶位置特殊,已经压迫血管,这在CT片中是看不到的,如果术前不了解这些看不到的,如果术前不了解这些看不到的地方,手术很有可能引发极大风险,后果不堪设想。崔键教授采用3D打印技术协助完成手术,通过3D肺部模型,清晰了解肿瘤的真实位置以及肿瘤与周围血管的关系,诊断更加明确。从而更精确地手术,极大降低了术中严重并发症发生的风险。且医生在上台之前,已经多次演练手术,对正式手术和患者信息交互都有很大帮助。

三、在高效沟通和手术指导上的应用

2015年7月22日,在郑州心血管医院心外科刘医师通过3D打印技术打印出结构复杂的人体心脏瓣膜3D模型,第一次在没开刀之前全方位的观察研究患者的病变瓣膜,双方由原来一小时的沟通时间缩短至十分钟,效率提高了6倍。且患者清楚明了地意识到问题的严重性、危险性,短时间双方便达成共识,在3D技术模型的帮助下,和谐的确立了手术方案和时间。最后通过3D辅助技术顺利取出血栓,完成置换的27#二尖瓣,左心耳内隔绝,三尖瓣30#成形环手术。甚至把曾经依赖性很强的高精尖测量瓣膜系统也束之高阁。

四、在节约手术成本上的应用

同年亦是近期在河南省某人民医院有一例法洛氏四联症患儿,通过3D技术,沟通时间缩短,效果提高,达到了病情充分告知,风险共担的理想效果。而且据统计了自2015年1月1日至2015年7月20日之间5岁以下的法洛氏四联症的手术效果,手术19例,其中9例是在传统条件下进行的,10例是通过3D打印心脏模型辅助下进行的。发现9例手术平均手术时长为206分钟,监护室观察时间平均为4.67天,平均花费7.58万。而采用3D辅助技术的10例,手术时长为160分钟,监护室观察时间为3天,花费5.1万元。显而易见,至出院总费用不会超过6万元,节约了手术成本。

五、在植入人体、高危置换中的应用

河南省肿瘤医院胸外科专家与龙光三维医学3D技术中心专家成功完成了河南省内首例胸骨肿瘤的切除置换3D钛合金胸骨植入手术。朱先生胸骨肿瘤巨大,肿瘤最大直径为21厘米,为胸骨高分化软骨肉瘤,已产生压迫症状,必须将肿瘤部位以及被肿瘤侵蚀的胸骨组织切除。但是传统的胸骨切除手术会造成患者前胸部位出现一个较大缺损,这导致心脏失去了胸骨这个防护墙,哪怕是个轻微的擦碰都会伤及心脏。如果采用传统的骨水泥或者钛板进行修复,术后患者会有强烈的胸部不适感,呼吸功能和外观美感也会造成影响。经过胸外科、骨科、肿瘤内科等多学科会诊及病情研讨,决定运用3D打印技术量身定制一个钛合金胸肋骨复合体进行置换。

龙光三维公司迅速组织公司技术人员,制定打印方案,建模、设计、打印、后处理,完美贴合肋骨及胸骨柄的3D打印钛合金胸肋骨复合体按1:1比例打印出来。公司技术人员跟踪服务到临床一线。由李印院长主刀和医学3D打印技术中心张建卿主任的参与下,经过三个小时的手术,患者恢复良好,未发现任何并发症,后经半个月的临床观察,朱先生便康复出院。

还有一名来自河南省洛阳市54岁退休职工顾女士。医院胸腔外科副主任说”传统手术切除胸骨后,患者不能去拥挤的地方,甚至不能拥抱,严重的情况,患者可能晕倒“,经过几番研讨后,通过3D技术的帮助成功进行了手术置换,康复后的舒女士曾轻轻抚摸着心脏位置说:“神奇的高科技与高超的医疗技术相结合,真的会发生奇迹。”可想而知,那会是怎样的和谐局面,其乐融融。

3D打印应用于临床还有诸多案例,如日前省医院采用3D打印技术为一老者完成了复杂高难膝关节置换手术并获得成功,经过CT对患者左腿全长扫描,将采集的数据输入计算机,进行三维重建,进行3D打印,制作截骨模具;通过三维建模软件为一个医院的孕妇打印出子宫和膀胱粘连的3D模型,辅助医生完成子宫和膀胱的剥离手术,效果都很好。

随着人们对疾病的了解程度越来越深,对治病的要求也越来越高,医生就需要探索用不同的手段来满足患者的需求。特别对于外科医生来说,徒手用冷兵器给患者做剖胸破肚的手术时代已经过去了,人们要求微创等新兴技术手段,微创化、精准化是患者对医生的要求。美国率先提出了精准医学的概念,但仅限于肿瘤和药物研发这一块,而我国某些领域致力于提倡在整个过程中都实现精准。要想做到精准首先要了解到精准。通过直接1:1真实的3D打印技术和数据处理技术处理相结合便可解决这一难题。

3D技术不管是进行辅助诊断、治疗还是医患沟通时信任关系的建立、治疗成本的节约,还是植入人体的奇迹。都能同时给医生和患者带来更方便的判断和了解,解除医生与患者间的误会与不解,就一定程度上可缓解紧张的医患矛盾关系。同时节省了手术的时间,提高了手术的成功率,减少了患者的经济压力等亦可缓解医患矛盾。若得大面积推广,相信将是促进社会和谐和人类文明的一大进步,请关注南极熊3d打印网!

来源:张建卿 郑州市医学3D技术工程研究中心